Poniendo Silk a la música

Libra por libra, la seda de araña es uno de los materiales más fuertes y resistentes que se conocen. Pero una nueva investigación realizada por Markus Buehler del MIT y otros podría señalar el camino hacia materiales aún mejores para una variedad de aplicaciones, y un oído para la música podría ser la clave para crear estas sustancias sintéticas.





seda de araña artificial

Este diagrama muestra la estructura molecular de una versión de seda de araña artificial que formó fibras fuertes y bien unidas. Las composiciones musicales basadas en tales diagramas revelan cómo difieren las versiones de la seda.

Buehler, profesor de ingeniería civil y ambiental, se ha asociado con un ingeniero biomédico, un científico de materiales, un matemático y un profesor de música, entre otros, para diseñar un nuevo enfoque para el desarrollo de moléculas de inspiración biológica. Estamos tratando de abordar la fabricación de materiales de una manera diferente, explica Buehler, comenzando por los bloques de construcción, en este caso, las moléculas de proteína que forman la estructura de la seda.

La investigación anterior de Buehler determinó que las fibras con un tipo particular de estructura jerárquica ayudan a dar a la seda sus propiedades excepcionales. Las moléculas forman cristales o agregados desordenados, que a su vez se ensamblan en secuencias particulares, y esas secuencias mismas están ordenadas de formas particulares. Para su intento inicial de sintetizar un nuevo material, el equipo decidió buscar variaciones en esa estructura básica.



Este enfoque, que comenzó con un modelo informático detallado, condujo a algunos resultados sorprendentes. Algunos arreglos funcionaron mucho mejor que otros que parecían igualmente prometedores. Esto nos enseñó que no es suficiente considerar las propiedades de las moléculas de proteína por sí solas, dice Buehler. También es necesario pensar en cómo se pueden combinar para formar una red bien conectada a mayor escala.

El equipo descubrió que una forma potencialmente útil de pensar sobre estas propiedades a gran escala es traducirlas en música. Los diferentes niveles de la estructura de la seda, dice Buehler, son análogos a los elementos jerárquicos que componen una composición musical: notas individuales ensambladas en compases, que a su vez forman una melodía, etc. El equipo contó con la ayuda del compositor John McDonald, profesor de música en Tufts, y del postdoctorado del MIT David Spivak, un matemático que se especializa en teoría de categorías. Juntos, utilizando herramientas analíticas derivadas de la teoría de categorías para describir las estructuras de las proteínas, el equipo descubrió cómo traducir los detalles de la estructura de la seda artificial en composiciones musicales.

Las diferencias eran bastante claras: moléculas de proteínas fuertes pero inútiles se traducían en música agresiva y áspera, dice Buehler, mientras que las moléculas que formaban fibras utilizables daban como resultado una música que sonaba mucho más suave y fluida.



Buehler espera que las composiciones musicales también puedan usarse para predecir qué tan bien podrían funcionar las nuevas variaciones del material.

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