Soft robot e sistemi di attuazione meccanica guidati dalla luce. E’ quanto si potrebbe realizzare in futuro grazie al lavoro svolto da un gruppo di ricerca internazionale, e pubblicato su Nature Communications, guidato dal professor Emiliano Descrovi del dipartimento di scienza applicata e tecnologia – DISAT del Politecnico di Torino, che ha sviluppato un nuovo materiale polimerico composito che è in grado di assorbire parte dell’energia luminosa trasportata da un raggio laser, trasformandola in movimenti mediante una deformazione meccanica che genera una attuazione a livello macroscopico.

Lo studio, come riporta il PoliTo, rende in qualche modo una realtà concreta l’azione a distanza, nello specifico mediante l’azione della luce, questione da secoli dibattuta da filosofi e scienziati. Il materiale in questione è in grado di deformarsi in virtù di una particolare sensibilità alla direzione del campo elettrico associato alla luce incidente. L’effetto è stato ottenuto dal gruppo di ricercatori del Politecnico, insieme ai colleghi della Norwegian University of Science and Technology (NTNU) e della Technical University of Munich (TUM), sfruttando la capacità di alcune molecole fotoattive contenenti azobenzene (azopolimeri) di orientarsi in base alla polarizzazione della luce da cui vengono illuminate. Questi azopolimeri, aggregati sotto forma di nanoparticelle e impacchettati ad alta densità all’interno di un materiale elastomerico termoplastico, hanno permesso la trasposizione a livello macroscopico delle forze che governano i processi di riconfigurazione molecolare, portando su scala millimetrica gli effetti delle forze agenti a livello sub-nanometrico.

Meccanismi di deformazione guidati dalla luce. Fonte immagine: Nature Communications

L’ateneo riferische che già da diversi anni sono noti materiali polimerici, cosiddetti Liquid Crystal Elastomers, capaci di realizzare attuazione foto-indotta. La trasduzione meccanica che si ottiene con questi materiali è però limitata a direzioni determinate dalla configurazione geometrica delle componenti liquido-cristalline nella matrice elastomerica, durante la fase di produzione. La principale novità del risultato pubblicato nell’articolo su Natura consiste nella natura essenzialmente amorfa del composito, che non possiede direzioni preferenziali di deformazione. Ciò comporta che l’attuazione del materiale in questo caso può essere interamente controllata a distanza dallo stato di polarizzazione della luce incidente.

“Il nuovo composito, di facile produzione a partire da materiali reperibili sul mercato – afferma il professor Emiliano Descrovi, coordinatore della ricerca – offre interessanti possibilità nell’area della cosiddetta soft-robotics, e specificatamente in quelle applicazioni ove la manipolazione è resa difficoltosa o impossibile per problemi di collegamento elettrico degli elementi attuatori. Al momento, stiamo esplorando possibili utilizzi in ambito biologico, in cui il carattere non-invasivo della radiazione di controllo consente di studiare la risposta di aggregati cellulari e tessuti a stimolazioni meccaniche locali, con un impatto minimo. Questo lavoro è stato reso possibile grazie al sistema di finanziamento diffuso della ricerca, attivo presso il Politecnico ormai da qualche anno. Lo ritengo un esempio virtuoso di come una tematica difficilmente finanziabile per via del suo carattere altamente ‘curiosity-driven’ possa essere comunque esplorata per eventualmente ampliare il bagaglio di conoscenze della comunità scientifica”.