Estimular el sentido del tacto con la química

Nuestros ojos pueden ser ventanas al mundo, pero nuestros dedos nos ponen en contacto con él. Para recrear este sentido táctil, la tecnología actual se basa en pequeños motores y electricidad. Sin embargo, los golpes y zumbidos que generan no son muy buenos para imitar la realidad. Ahora, los científicos están reportando evidencia de que nuestra piel puede sentir diferencias sutiles en la química, hallazgos que esperan que puedan proporcionar la base para una nueva forma de controlar el tacto e integrarlo mejor en aplicaciones, como la realidad virtual.

Los investigadores presentarán sus hallazgos en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS).

«Cuando usted tocar un objeto, sientes su área, y puede cambiar la sensación cambiando la fricción entre esa superficie y su dedo. Ahí es donde entra la química”, dice Charles Dhong, Ph.D., investigador principal del proyecto. «Creemos que la química de los materiales podría abrir la puerta a la recreación de sensaciones más matizadas, ya sea que esté diseñando una superficie para que se sienta de cierta manera o creando dispositivos de retroalimentación para realidad virtual.»

De los cinco sentidos, la tecnología ha adoptado algunos más fácilmente que otros. Las pantallas de las computadoras, las pantallas de los teléfonos inteligentes y los cascos de realidad virtual ofrecen imágenes detalladas e incluso inmersivas. Los dispositivos de audio también recrean voces, música y otros sonidos en alta fidelidad. Sin embargo, los avances en la tecnología táctil se han retrasado, en parte porque involucran múltiples tipos de sensaciones, como la temperatura y el dolor. Además, algunos esfuerzos para recrear el tacto han incluido sistemas diseñados para simular una sensación de movimiento corporal, una sensación compleja.

La investigación de Dhong en la Universidad de Delaware se centra en un tipo específico de tacto: el uso de los dedos para detectar texturas. Ya están disponibles algunos métodos para evocar este tipo de toque fino. Un vibrador dentro de un teléfono inteligente le permite captar su atención sin sonar. En una pantalla braille actualizable para personas ciegas o con problemas de visión, un actuador mueve los pines hacia arriba para crear protuberancias. Este tipo de toque depende de un fuerza fisica, fricción, que es la resistencia que encuentra la piel cuando toca un objeto. Mientras que atributos como los contornos de una superficie influyen en la fricción, también lo hace la química. La estructura de las moléculas dentro de una sustancia y las propiedades de su superficie también influyen en la sensación. Dhong y sus colegas sospecharon que al cambiar solo las características relacionadas con la química, podrían alterar la sensación de una superficie.

En un trabajo anterior, el equipo de Dhong pidió a las personas que tocaran capas de silano de una sola molécula de espesor, un compuesto que contiene silicio. Ninguna de las superficies de silano tenía diferencias detectables en la suavidad. Aun así, quienes tocaron las superficies pudieron distinguirlas en función de las diferencias químicas, incluida la sustitución de un átomo en cada molécula de silano por otro, debido a cambios sutiles en la fricción. «Investigaciones recientes han demostrado que las personas pueden detectar diferencias físicas entre superficies a resoluciones tan bajas como 13 nanómetros», dijo Dhong. «Ahora decimos que el sentido del tacto también puede identificar modificaciones químicas tan pequeño como intercambiar un átomo de nitrógeno por un átomo de carbono.

En la reunión, Dhong presentará trabajos recientes centrados en polímeros, las moléculas de referencia para materiales sintéticos. Los polímeros se distinguen no solo por sus fórmulas químicas, sino también por una característica conocida como cristalinidad, que describe la forma en que se organizan las moléculas en forma de cadena. Los polímeros en estos experimentos tenían fórmulas y pesos moleculares idénticos; sólo difería el grado de cristalinidad.

En sus experimentos, los investigadores se centraron en la textura percibida de capas finas de polímeros. Al igual que con los silanos, pidieron a los sujetos que deslizaran los dedos sobre el polímero. Esta vez, también, descubrieron que las personas podían diferenciar entre polímeros basándose únicamente en las variaciones en la fricción resultantes de cambios sutiles en la cristalinidad de las moléculas.

“Un nuevo enfoque para controlar el tacto fino y la percepción de la textura podría tener muchas aplicaciones”, dice Dhong. “Esto podría, por ejemplo, permitir diseñar nuevos tipos de superficies o integrar mejor este sentido en entornos de realidad virtual. remotamente”, dice Dhong.