Reacciones químicas catalíticas han permitido diseñar una lámina bidimensional que cambia a forma 3D y se mueve de forma autónoma, como una alfombra mágica, en un fluido lleno de reactivo.

“Durante mucho tiempo ha sido un desafío en la química crear un objeto no vivo que se mueva solo dentro de un entorno, lo que a su vez altera la forma del objeto, permitiéndole realizar tareas completamente nuevas, como atrapar otros objetos”, explica Anna C. Balazs, de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh y autora principal de esta investigación.

“Los investigadores previamente han hecho parches químicamente activos en una superficie que podría generar un flujo de fluido, pero el flujo no influyó en la ubicación o forma del parche. Y en nuestro propio laboratorio, hemos modelado partículas esféricas y rectangulares que pueden moverse de forma autónoma dentro de una microcámara llena de líquido. Pero ahora tenemos este sistema integrado que utiliza una reacción química para activar el movimiento fluido que transporta simultáneamente un objeto flexible y “esculpe” su forma, y todo sucede de manera autónoma”.

El grupo logró esta proeza de autopropulsión y reconfiguración al introducir un recubrimiento de catalizadores en la lámina flexible, que es aproximadamente del ancho de un cabello humano. La adición de reactantes al fluido circundante inicia tanto el movimiento de la alfombra como los cambios de su forma.

“Por lo que sabemos, esta es la primera vez que estas reacciones químicas catalíticas se aplican a las láminas 2D para generar flujos que los transforman en objetos móviles, 3D”, dijo Balazs, cuyo trabajo se publica en Science Advances.

Además, al colocar diferentes catalizadores en áreas específicas de la lámina y controlar la cantidad y el tipo de reactivos en el fluido, el grupo creó una cascada útil de reacciones catalíticas en las que un catalizador descompone un producto químico asociado, que luego se convierte en un reactivo para el siguiente conjunto de reacciones catalíticas.

Agregar diferentes reactivos y diseñar configuraciones apropiadas de lámina permite una variedad de acciones: en este estudio fue envolver un objeto, hacer un movimiento de aleteo y volcarse sobre obstáculos en una superficie.