Robótica

Micro-braço robótico acionado por luz

Micro-braço robótico acionado por luz
A equipe demonstrou a versatilidade do micro-braço robótico criando um pequeno motor rotativo. [Imagem: Terao et al./Wiley]

Braço miniaturizado

Quando se fala em braço robótico é possível pensar tanto nos aparentemente truculentos robôs industriais, quanto em um equipamento ultra-moderno, superior ao braço humano em vários quesitos.

Mas o Dr. Masahiro Irie, da Universidade Rikkyo, no Japão, pensou em algo completamente diferente.

Conforme o processo de miniaturização avança rumo aos micro e nano robôs, é necessário pensar em novos sistemas de acionamento mecânico capazes movimentar essas nanomáquinas.

Braço acionado por luz

A ideia do Dr. Irie é um braço micro-robótico "wireless" - ele é acionado com precisão por um feixe de luz.

Esse acionamento remoto resolve o maior problema apresentado por dispositivos similares, feitos de materiais piezoelétricos, que precisam de fiação para levar a energia até o braço robótico - o que nem sempre é fácil em sistemas ultra-miniaturizados.

O movimento do minúsculo braço robótico é garantido por cristais, com dimensões na faixa dos micrômetros aos milímetros, no formato das ripas de madeira usadas em telhados.

Quando o pequeno sarrafo é iluminado com luz ultravioleta (365 nanômetros) ele se dobra na direção da luz. A curvatura pode ser feita com precisão controlando-se o tempo de exposição à luz.

O braço robótico retorna à sua posição original quando é irradiado com luz visível (acima de 500 nanômetros).

Micro-braço robótico acionado por luz
Quando o pequeno braço robótico é iluminado com luz ultravioleta ele se dobra na direção da luz. A curvatura pode ser feita com precisão controlando-se o tempo de exposição à luz. [Imagem: Terao et al./Wiley]

Movimento molecular

O movimento é possível porque os cristais possuem moléculas orgânicas formando conjuntos de cinco anéis.

A unidade estrutural central é um grupo diarileteno, que sofre um processo de isomerização - um rearranjo das ligações químicas - quando é iluminado por luz ultravioleta, forçando um "fechamento" do anel no interior da molécula.

Isso gera uma alteração no formato de cada molécula, resultando em uma alteração na geometria de todo o cristal, que se contrai.

A luz visível reverte a reação, fazendo-o voltar ao seu formato original.

O Dr. Irie já havia usado uma técnica similar para criar superfícies autolimpantes acionadas por luz.

Do molecular ao macroscópico

O que se destaca em relação aos conceitos existentes de "músculos moleculares", esta abordagem oferece uma possibilidade única de traduzir um movimento de moléculas individuais em um movimento em nível macroscópico.

Isto abre a possibilidade de criar braços robóticos, ou músculos artificiais, em uma sequência contínua de miniaturização, chegando até o nível molecular.

Em relação aos micromúsculos sintéticos, feitos de polímeros, a grande vantagem é a operação em qualquer ambiente - incluindo baixas temperaturas e imerso em água - e a eliminação dos fios de acionamento.

Versatilidade

As possibilidades de uso prático desses braços robóticos são enormes.

A equipe demonstrou isto criando um pequeno motor rotativo usando um único braço, que se movimenta alternadamente para girar uma pequena engrenagem.

E o dispositivo é muito forte: ele pode levantar um peso equivalente a 900 vezes o peso do próprio sarrafo de cristal.

Bibliografia:

Light-Driven Molecular-Crystal Actuators: Rapid and Reversible Bending of Rodlike Mixed Crystals of Diarylethene Derivatives
Fumitaka Terao, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: 50, 1 - 5
DOI: 10.1002/anie.201105585




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