Forskare har visat att små mikrometerstora kristaller-bara knappt synliga för det mänskliga ögat-kan "gå" tummask-stil över objektglaset i ett mikroskop. Andra kristaller har olika rörelseformer, såsom rullning, vända, böjning, vridning, och hoppa. I framtiden, dessa rörliga kristaller kan öppna dörrarna till utvecklingen av kristallbaserade robotar.

Forskarna, ledd av Hideko Koshima vid Waseda University i Tokyo, Japan, har publicerat ett papper om promenader och rullande kristaller i ett nyligen utgåva av Naturkommunikation .

"Vi tror att detta fynd öppnar dörrarna till ett nytt område inom kristallrobotik, "Koshima berättade för Phys.org." För närvarande robotar gjorda av metaller är styva och tunga, vilket gör dem olämpliga för daglig interaktion med människor. Vårt mål är att göra symbiotiska mjuka robotar med hjälp av mekaniska kristaller. "

I deras arbete, forskarna undersökte asymmetriska kristaller härledda från kiral azobensen. I experiment, de visade att exponering av kristallerna för alternerande varma och kalla temperaturer (växlande mellan 120 ° och 160 ° C under cirka 2 minuter) orsakar förändringar i kristallernas former.

Beroende på deras dimensioner, några av kristallerna böjs och räcker upprepade gånger. Över upprepade värme- och kylcykler, dessa formförändringar översätts till den mekaniska rörelsen för tummaskliknande promenader.

Kristaller med andra dimensioner uppvisar böjning och vändning under temperaturförändringar. I experiment, upprepade uppvärmnings- och kylcykler fick dessa kristaller att snabbt rulla över en yta, uppnå hastigheter på 16 mm/sekund. Detta var ungefär 20, 000 gånger snabbare än de gångande kristallerna, som kröp längs med bara 3 mm/timme.

Som forskarna förklarar, kristallernas asymmetriska former är drivkraften för båda rörelserna. Särskilt, gångkristallerna har en tjockleksgradient medan de rullande kristallerna har en breddgradient. Båda kristallvarianterna upplever en fasövergång vid en kritisk temperatur, och på grund av asymmetrin, detta resulterar i en formförändring som är mer uttalad i ena änden av kristallen än vid den andra.

Tillsammans med tidigare forskning som har visat kristallrörelse i andra typer av kristaller, de nya resultaten tyder på att kristaller verkar vara lovande kandidater för robotik. I allmänhet, material som reagerar på yttre stimuli, såsom temperaturförändringar, har potentiella applikationer som sensorer, omkopplare, och inom en mängd andra områden.

© 2018 Phys.org