Cientistas do Centro RIKEN para Ciências de Matéria Emergente (CEMS) e da Universidade de Tóquio desenvolveram um filme que se enrola e se endireita autonomamente quando exposto a minúsculos, mudanças mal mensuráveis ​​na umidade ambiente. Quando irradiado com luz ultravioleta, que causa mudanças na capacidade do filme de absorver e dessorver água, pode até "pular" no ar.

De acordo com Daigo Miyajima do CEMS, "Nosso estudo começou a partir de uma descoberta fortuita. Quando colocamos um composto chamado carbonato de guanidínio em um forno de alta temperatura, descobrimos que ele formou não apenas uma substância pulverulenta - como é comum em processos semelhantes - mas também uma película amarelada que grudou na superfície do substrato. O filme era um polímero de nitrito de carbono composto de polímeros empilhados de heptazina orientados paralelamente à superfície do substrato. "

A surpresa veio quando a equipe começou a analisar este filme inusitado. Eles foram capazes de removê-lo do substrato mergulhando-o em água morna, e descobriu que era extremamente leve, apesar de sua resistência. O que eles não puderam explicar no início foi que em condições ambientais, o material se dobraria de repente e então se endireitaria novamente, sem qualquer estímulo externo óbvio.

O grupo fez uma série de experimentos para determinar por que isso estava acontecendo, e descobri que a chave era pequena, alterações essencialmente indetectáveis ​​na umidade ambiente. Eles encontraram, por exemplo, que mover uma gota de água nas proximidades do filme faria com que ele se endireitasse, mas que isso não aconteceu quando eles garantiram que não havia movimento de ar dentro da caixa. Eles pesaram o filme quando ele foi esticado e enrolado, e encontrou uma pequena diminuição - de apenas 680 nanogramas por 10 milímetros quadrados - na configuração enrolada. Eles concluíram que ele estava dessorvendo água em uma superfície e que as ligações entre as moléculas de água e o polímero criavam tensões mecânicas que mudavam o formato do filme. A mudança aconteceu de forma extremamente rápida - levando apenas 50 milissegundos quando o filme foi exposto à luz ultravioleta.

O movimento também foi poderoso. Quando o filme foi colocado em uma superfície plana e enrolado, poderia literalmente saltar a uma altura de um centímetro, uma altura de 10, 000 vezes a espessura do filme. Também era durável:em um experimento, eles irradiaram o filme repetidamente com luz ultravioleta, dobrou e endireitou mais de 10, 000 vezes sem qualquer deterioração perceptível.

Em um experimento final, os pesquisadores cobriram metade do filme com ouro fino, para parar a absorção e dessorção de água, e, em seguida, sujeitei-o a ondulações e alisamentos repetidos. O filme pode realmente andar sobre uma superfície, arrastando-se enquanto a metade do filme entortava e relaxava.

De acordo com Takuzo Aida, líder do Grupo de Pesquisa de Função de Matéria Macia Emergente no CEMS e professor da Universidade de Tóquio, "Da mesma forma que um relógio mecânico aproveita os movimentos naturais do pulso para ganhar energia, este filme pega pequenas flutuações na umidade ambiente e as transforma em energia mecânica. Este tipo de dispositivo será útil para a criação de uma sociedade sustentável. "

A pesquisa foi publicada em 18 de julho em Materiais da Natureza .