Usando luz ultravioleta, eles começaram a dobrar um tipo particular de cristais de 2,4-dinitroanisol – escolhidos por causa de seu grande coeficiente de expansão térmica. O comprimento de onda UV selecionado corresponde a um pico de absorção no material, resultando em aquecimento.
A observação atenta revelou um movimento complicado quando o UV foi ligado (ou desligado) repentinamente, o que acabou sendo um aumento exponencial (ou queda) para uma curva de 1.2° em 100ms e, sobreposto a isso, um toque mecânico de ~±0.05° em a frequência ressonante mecânica de 390 Hz do cristal.
“Descobrimos por acaso uma vibração natural rápida e pequena induzida pelo efeito fototérmico”, disse o cientista de Waseda, Hideko Koshima. “Além disso, alcançamos alta velocidade e grande flexão por ressonância fototérmica da vibração natural.”
A equipe então explorou essa descoberta de uma contração rápida para obter mais movimento, pulsando o UV na frequência ressonante – imagem esquerda, Cristal de 6 mm de comprimento e 0.15 mm de espessura com estimulação estendida de 390 Hz.
A modelagem matemática detalhada revelou que isso é puramente um efeito térmico e amplamente aplicável a outros materiais, e que é eficiente na conversão de energia óptica em energia mecânica.
“Nossas descobertas mostram que qualquer cristal absorvedor de luz pode exibir uma atuação versátil e de alta velocidade por meio de vibrações naturais ressonantes”, disse Koshima. “Isso pode abrir portas para aplicações de cristais fototérmicos, levando eventualmente a robôs macios da vida real com capacidade de atuação em alta velocidade”.
O trabalho é descrito em 'Vibração natural induzida por fototermia para atuação versátil e de alta velocidade de cristais', publicado na Nature Communications.
O artigo completo está disponível para leitura sem pagamento e vale a pena dar uma olhada, apenas para ver com que precisão a matemática correspondeu às medições.
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