Recientemente, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) y la Universidad de Chicago (UChicago) demostraron cómo utilizar materiales blandos de cristal líquido para proporcionar los elementos básicos necesarios para el diseño de operaciones lógicas. Este nuevo método de cálculo allana el camino para un algoritmo con posibles aplicaciones en robots. Los resultados de la investigación se publicaron en Science Advances el 23 de febrero de 2022.
Juan de Pablo, científico senior de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (UChicago) y el Laboratorio Nacional Argonne de la Universidad de Chicago, y autor correspondiente del artículo, dijo: "Hemos demostrado cómo usar cristales líquidos para crear bloques de construcción de circuitos, como puertas, amplificadores y conductores. Esto significa que podemos ensamblarlos en componentes que pueden realizar operaciones más complejas. Debido a que rara vez se descubren nuevos métodos de procesamiento computacional, este descubrimiento es un avance muy emocionante en el campo de los materiales activos
Este estudio tiene como objetivo profundizar nuestra comprensión del orden molecular en los cristales líquidos. LCD es un material blando comúnmente utilizado para fabricar pantallas de televisores LCD y portátiles. Las moléculas de los cristales líquidos suelen ser alargadas y, cuando se ensamblan, pueden formar una estructura ordenada que también puede moverse como un líquido.
Esta peculiar disposición de las moléculas crea regiones de colisión y desajuste de orientación entre los cristales líquidos, lo que los científicos denominan "defectos topológicos".
Los científicos están interesados en estos defectos y quieren saber si pueden usarse para transportar información, de manera similar a la electrónica de nuestras computadoras portátiles o circuitos telefónicos. Pero se ha demostrado que su comportamiento es difícil de controlar. Normalmente, si se observa un cristal líquido dinámico bajo un microscopio, se verá un completo caos y desorden: defectos vagando por toda el área ", dijo el profesor de Pablo.
Sin embargo, el año pasado, un estudio realizado por el laboratorio del profesor de Pablo desarrolló una técnica para controlar estos defectos topológicos. El estudio fue dirigido por el profesor asistente Zhang Ruijiao del Departamento de Física de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST), con la participación de un becario postdoctoral de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular, y se llevó a cabo en colaboración con el laboratorio de Margaret Gardel en la Universidad de Chicago y el laboratorio de Zev Bryant en la Universidad de Stanford.
Su investigación sugiere que al iluminar áreas específicas para controlar la posición de la inyección de energía en el cristal líquido, se pueden guiar los defectos para que se muevan en direcciones específicas. En un nuevo artículo posterior, determinaron mediante manipulación adicional que es teóricamente posible utilizar esta tecnología para hacer que los cristales líquidos realicen operaciones computacionales como las computadoras.
Aunque es poco probable que esta tecnología se aplique inmediatamente a transistores o computadoras, puede marcar el camino para dispositivos con nuevas funcionalidades como sensores, computación y robótica, especialmente en el campo de la tecnología robótica blanda. El equipo de investigación sugiere que utilizando cristales líquidos activos, es posible crear robots blandos capaces de pensar por sí mismos.
También prevén utilizar defectos topológicos en dispositivos diminutos para transportar pequeñas cantidades de líquido u otros materiales de un lugar a otro. El profesor Zhang Rui dio un ejemplo y dijo: "Quizás podamos realizar operaciones dentro de células sintéticas. Es posible que la naturaleza ya haya utilizado mecanismos similares para transmitir información o llevar a cabo actividades intracelulares".
Actualmente, el equipo de investigación está realizando experimentos con otras unidades colaboradoras para confirmar los hallazgos teóricos.
