Durante siglos, la evolución de la mecánica ha estado intrínsecamente ligada a los engranajes, los protagonistas de innumerables inventos que han marcado la historia de la ingeniería. Desde los relojes más elaborados hasta los automóviles y los robots de última generación, cada uno de estos avances ha dependido de la capacidad de los engranajes para transformar el movimiento de manera eficiente. Sin embargo, la exploración de este concepto a escala microscópica había sido un desafío considerable, ya que hasta ahora, nadie había logrado desarrollar engranajes funcionales en dimensiones menores a una décima de milímetro. Un equipo de investigadores de la Universidad de Gotemburgo ha cortado con esta limitación, utilizando una ingeniosa combinación de óptica y mecánica para dar lugar a las denominadas “micromáquinas ópticas”, que funcionan a partir de luz, en lugar de componentes mecánicos convencionales.
El avance se centra en las innovadoras metasuperficies ópticas, compuestas por estructuras nanométricas que son capaces de manipular la luz de una manera nunca antes vista. En su estudio publicado en ‘Nature Communications’, los autores explican que estos diminutos engranajes, de entre 8 y 16 micrómetros de diámetro, están formados por miles de ‘meta-átomos’ de silicio que, al ser iluminados por un haz láser, generan fuerzas minúsculas que permiten el movimiento rotacional. Esta innovadora técnica permite crear un motor óptico donde el impulso proviene de la interacción entre la luz y la materia, proporcionando un control asombroso sobre el movimiento sin requerir contacto físico, algo imposible con los engranajes tradicionales en esta escala.
Una vez que los investigadores lograron dominar el movimiento rotacional, llevaron su innovación un paso más allá al convertir este giro en movimiento lineal. A través de la creación de un sistema de piñón-cremallera a escala microscópica, el equipo demostró que podían transferir el movimiento mecánico mediante un engranaje óptico que empuja una barra dentada en función de la polarización del láser. Esto abre un amplio abanico de posibles aplicaciones, desde la óptica de precisión hasta sistemas de comunicación fotónica. La repercusión de este hallazgo es aún más prometedora, ya que la tecnología es completamente compatible con métodos de fabricación ya establecidos en la industria de semiconductores, lo que facilitará su implementación en dispositivos comerciales en un futuro cercano.
Una de las características más destacadas de estas micromáquinas es su biocompatibilidad, ya que utilizan un láser infrarrojo que no daña los tejidos vivos. Esta propiedad sugiere un futuro brillante para su uso en aplicaciones médicas, como microbombas o válvulas internas diseñadas para regular flujos dentro del cuerpo humano. Los investigadores anticipan que esta tecnología podría servir para manipular células individuales o para desarrollar herramientas de diagnóstico no invasivas que monitoricen diversas condiciones bioquímicas en tiempo real. Tal versatilidad en el diseño de estos dispositivos establece un nuevo camino para la investigación biomédica y puede revolucionar los enfoques actuales en microsensores y sistemas de control remoto.
El desarrollo de estas “metamáquinas” ópticas no solo representa un avance técnico impresionante, sino que también rediseña la manera en la que concebimos la mecánica en el ámbito de la nanoscopía. Con la posibilidad de incorporar materiales que alteren sus propiedades bajo diversas condiciones, como cambios de temperatura y estímulos eléctricos, se abre la puerta a la creación de sistemas programables que manipulan la trayectoria de la luz y microflujos en tiempo real. La visión de un futuro donde las plataformas de micro-robótica alimentadas por luz sean una realidad no está tan lejana, prometiendo un impacto significativo en campos como la robótica médica, la fotónica y la exploración de materiales en nanoescala.
