Onderzoekers hebben aangetoond dat kleine kristallen ter grootte van een micrometer - nauwelijks zichtbaar voor het menselijk oog - in inchworm-stijl over het objectglaasje van een microscoop kunnen "lopen". Andere kristallen zijn in staat tot verschillende manieren van voortbewegen, zoals rollen, flippen, buigen, draaien, en springen. In de toekomst, deze bewegende kristallen kunnen de deuren openen voor de ontwikkeling van op kristallen gebaseerde robots.

De onderzoekers, onder leiding van Hideko Koshima aan de Waseda University in Tokio, Japan, hebben een artikel gepubliceerd over lopende en rollende kristallen in een recent nummer van Natuurcommunicatie .

"Wij geloven dat deze bevinding de deuren opent naar een nieuw veld van kristalrobotica, Koshima vertelde Phys.org. "Momenteel, robots gemaakt van metalen zijn stijf en zwaar, waardoor ze ongeschikt zijn voor dagelijkse interactie met mensen. Ons doel is om symbiotische zachte robots te maken met behulp van mechanische kristallen."

In hun werk, de onderzoekers onderzochten asymmetrische kristallen afgeleid van chiraal azobenzeen. Bij experimenten, ze toonden aan dat het blootstellen van de kristallen aan afwisselend warme en koude temperaturen (veranderen tussen 120° en 160° C in de loop van ongeveer 2 minuten) veranderingen in de vorm van de kristallen veroorzaakt.

Afhankelijk van hun afmetingen, sommige kristallen buigen en strekken herhaaldelijk. Over herhaalde verwarmings- en koelcycli, deze vormveranderingen vertalen zich in de mechanische beweging van inchworm-achtig lopen.

Kristallen met andere afmetingen vertonen buigen en flippen onder temperatuurveranderingen. Bij experimenten, herhaalde verwarmings- en afkoelcycli zorgden ervoor dat deze kristallen snel over een oppervlak rolden, met snelheden van 16 mm/seconde. Dit was ongeveer 20, 000 keer sneller dan de lopende kristallen, die met slechts 3 mm/uur kroop.

Zoals de onderzoekers uitleggen, de asymmetrische vormen van de kristallen is de drijvende kracht van beide soorten voortbeweging. Vooral, de lopende kristallen hebben een diktegradiënt terwijl de rollende kristallen een breedtegradiënt hebben. Beide soorten kristal ervaren een faseovergang bij een kritische temperatuur, en door de asymmetrie, dit resulteert in een vormverandering die meer uitgesproken is aan het ene uiteinde van het kristal dan aan het andere.

Samen met eerder onderzoek dat kristalbeweging in andere soorten kristallen heeft aangetoond, de nieuwe resultaten suggereren dat kristallen veelbelovende kandidaten voor robotica lijken te zijn. In het algemeen, materialen die reageren op externe prikkels, zoals temperatuurveranderingen, potentiële toepassingen hebben als sensoren, schakelaars, en op een groot aantal andere gebieden.

© 2018 Fys.org