Usando luz ultravioleta, se dispusieron a doblar un tipo particular de cristales de 2,4-dinitroanisol, elegidos por su gran coeficiente de expansión térmica. La longitud de onda UV seleccionada coincide con un pico de absorción en el material, lo que resulta en calentamiento.
Una observación cercana reveló un movimiento complicado cuando los rayos UV se encendían (o apagaban) repentinamente, lo que resultó ser un aumento (o caída) exponencial a una curvatura de 1.2° durante 100 ms y, superpuesto a eso, un timbre mecánico de ~±0.05° en la frecuencia de resonancia mecánica de 390 Hz del cristal.
"Descubrimos por casualidad vibraciones naturales rápidas y pequeñas inducidas por el efecto fototérmico", dijo el científico de Waseda, Hideko Koshima. “Además, logramos una alta velocidad y una gran flexión al hacer resonar fototérmicamente la vibración natural”.
Luego, el equipo aprovechó este descubrimiento de una contracción rápida para obtener más movimiento, al pulsar los rayos ultravioleta a la frecuencia resonante: imagen izquierda, cristal de 6 mm de largo y 0.15 mm de espesor con estimulación extendida de 390 Hz.
El modelado matemático detallado reveló que esto es puramente un efecto térmico, y tan ampliamente aplicable a otros materiales, y que es eficiente en la conversión de energía óptica en energía mecánica.
“Nuestros hallazgos muestran que cualquier cristal absorbente de luz puede exhibir una actuación versátil y de alta velocidad a través de vibraciones naturales resonantes”, dijo Koshima. "Esto puede abrir las puertas a las aplicaciones de cristales fototérmicos, lo que eventualmente conducirá a robots blandos de la vida real con capacidad de actuación de alta velocidad".
El trabajo se describe en 'Vibración natural inducida fototérmicamente para la actuación versátil y de alta velocidad de cristales', publicado en Nature Communications.
El documento completo está disponible para leer sin pago, y vale la pena echarle un vistazo aunque solo sea para ver con qué precisión las matemáticas coincidieron con las medidas.
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