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El Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes (MPI-IS) y la Universidad Nacional de Singapur (NUS) trabajan de forma conjunta en un nuevo método basado en ensamblaje e impulsado por luz y flujos optofluídicos.
Esta investigación, publicada recientemente en la revista Nature, presenta un método de micro y nanofabricación optofluídica en 3D que permite construir estructuras diminutas a partir de una paleta mucho más amplia: metales, óxidos metálicos, materiales de carbono y semiconductores, incluso combinados en una sola pieza.
La base del proceso es tan delicada como poderosa. Un láser de femtosegundo se enfoca en un punto microscópico dentro de un líquido cargado de partículas. Ese pulso ultrarrápido genera un gradiente térmico local que, a su vez, provoca un flujo convectivo en el fluido. No es un simple movimiento de agua: es una corriente dirigida que empuja y ordena las partículas hacia un lugar concreto.
Muy cerca de ese “punto caliente” se sitúa una micromatriz polimérica impresa previamente con 2PP, una especie de molde hueco con una pequeña abertura lateral. Por esa rendija entran las partículas, guiadas por el flujo inducido por la luz, y se van acumulando en el interior hasta rellenar por completo la forma deseada.
Según explica Mingchao Zhang, profesor asistente en la NUS, la clave está en controlar con precisión esas interacciones optofluídicas, para que el ensamblaje ocurra en tres dimensiones y no de manera caótica. El resultado es una coreografía microscópica: calor, fluido y partículas trabajando al unísono.
Cuando la estructura está completa, el molde polimérico se elimina en un paso posterior. Lo que queda es una pieza autónoma, autoportante, hecha únicamente del material final. Sin resinas, sin soportes, sin trampas. Solo la forma y la función.
Xianglong Lyu, primer autor del estudio, lo resume con una metáfora sencilla: antes había un solo tipo de “plastilina”. Ahora hay una caja de herramientas llena de materiales con propiedades distintas. Conductividad eléctrica, respuesta magnética, comportamiento óptico, resistencia química. Todo puede integrarse en una sola microestructura.
El equipo no se quedó en demostraciones teóricas. Fabricaron microválvulas capaces de clasificar partículas por tamaño dentro de canales más finos que un cabello, y micro‑robots híbridos que se mueven de forma diferente según si se les estimula con luz o con un campo magnético externo.
La estabilidad de estas estructuras sorprende. Las partículas se mantienen unidas gracias a fuerzas de van der Waals, suficientes para crear piezas mecánicamente robustas, incluso sin enlaces químicos tradicionales. En términos prácticos: pueden manipularse, moverse y trabajar sin desmoronarse al primer contacto.
El salto no es solo técnico, es conceptual. Pasar de polímeros a materiales funcionales abre puertas en campos donde la sostenibilidad y la eficiencia energética empiezan a ser protagonistas.
En medicina, por ejemplo, la posibilidad de fabricar microdispositivos con superficies metálicas o semiconductoras facilita sensores implantables, microbombas para administración precisa de fármacos o herramientas para cirugía mínimamente invasiva.
En ingeniería ambiental, estas técnicas podrían dar lugar a microfiltros personalizados para la captura de contaminantes, estructuras catalíticas a escala microscópica o sistemas de análisis de agua que funcionen con cantidades ínfimas de muestra.
Y en robótica blanda y microrrobótica, la combinación de materiales con respuesta magnética y óptica en un solo cuerpo permite diseñar dispositivos que se desplacen por entornos complejos sin baterías, guiados desde el exterior con luz o campos magnéticos. Menos consumo, más control.
Este enfoque encaja con una tendencia más amplia en la investigación internacional: desarrollar tecnologías de alta precisión con bajo impacto material, donde cada microgramo cuenta y cada estructura cumple más de una función.
En redes de energía renovable, por ejemplo, los microdispositivos fabricados con materiales conductores y semiconductores podrían integrarse en paneles solares o sistemas eólicos como sensores de desgaste, temperatura o eficiencia, permitiendo un mantenimiento predictivo y alargando la vida útil de las instalaciones.
En tratamiento de agua, la creación de microestructuras catalíticas o filtros personalizados podría mejorar la eliminación de metales pesados, microplásticos o compuestos orgánicos persistentes con un consumo energético mínimo.
También en el ámbito urbano, estos micro‑robots y válvulas a escala microscópica podrían formar parte de sistemas inteligentes de gestión de recursos, regulando flujos de aire, agua o energía dentro de edificios de forma casi invisible.
No se trata de imaginar un futuro lleno de máquinas diminutas, sino de pensar en infraestructuras más eficientes, precisas y duraderas, donde la tecnología trabaja en segundo plano. Pequeña, sí. Pero con un impacto que puede ser bastante grande. Además, mirando a medio plazo, esta técnica podría convertirse en una aliada silenciosa de la transición ecológica.
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