Los solitones podrían alimentar a la electrónica molecular y a los músculos artificiales
(NC&T) Algún día los científicos podrán usar esta información para poner a trabajar a estas partículas en la electrónica molecular y en los músculos artificiales.
Cada solitón está formado por un electrón rodeado por otras partículas llamadas fonones. Así como un fotón es una partícula de energía luminosa, un fonón es una partícula de energía vibratoria.
El nuevo estudio sugiere que el electrón dentro de un solitón puede tener diferentes estados de energía, de modo semejante al electrón en un átomo de hidrógeno. Se sabe que tales estructuras electrónicas internas existen en todos los átomos, pero ésta es la primera vez que se ha demostrado que tales estructuras existen en un solitón.
Ju Li (profesor de Ciencia e Ingeniería de los Materiales en la Universidad Estatal de Ohio) y sus colaboradores habituales del MIT son los autores de estos hallazgos.
 | | Una solitaria onda de electrón viaja a lo largo de una cadena de polímero, haciendo que ésta se retuerza en el centro. (Foto: Ohio State University) |
Las propiedades de la mecánica cuántica del solitón, incluyendo estos estados energéticos recientemente descubiertos, son importantes porque afectan a la forma en que la partícula transporta una carga a través de materiales orgánicos como los polímeros conductores al nivel molecular.
El nombre "solitón" es la abreviatura de "onda solitaria". Aunque los científicos tratan a menudo las partículas, véase el caso de los electrones, como ondas, las del solitón son diferentes. Las ondas ordinarias de los electrones se propagan y atenúan en el tiempo, pero las ondas del solitón no lo hacen.
En las fibras ópticas, la estructura de las ondas normales de luz se debilita gradualmente, y a menos que la señal sea amplificada periódicamente, desaparece. Por el contrario, las ondas de luz de los solitones mantienen su estructura y continúan viajando sin ayuda. Algunas compañías de telecomunicaciones han aprovechado esta propiedad, usando los solitones para enviar señales a largas distancias con bajos costes.
Antes de que puedan explotarse totalmente los solitones en una gama de aplicaciones más amplia, los científicos deben aprender más sobre sus propiedades básicas.
Debido a que las cadenas de polímeros tienden a doblarse y torcerse cuando son atravesadas por los solitones, los científicos se han preguntado si sería posible usar a estos últimos para activar los músculos artificiales de robots de alta tecnología y de dispositivos de ayuda a la movilidad humana. Tales músculos se harían de polímeros orgánicos, y se flexionarían en respuesta a estímulos luminosos o electroquímicos.
Si los solitones llegan a ser conocidos a fondo, también podrían emplearse en el ámbito de la nanotecnología, para impulsar a motores moleculares.
|
