Los científicos se han inspirado en la biomimetización de las alas de las mariposas y las plumas de pavo real para desarrollar un innovador material similar al ópalo que podría ser la piedra angular de los sensores inteligentes de próxima generación.

Un equipo internacional de científicos, dirigido por las universidades de Surrey y Sussex, ha desarrollado cambios de color, Cristales fotónicos flexibles que podrían usarse para desarrollar sensores que adviertan cuándo podría ocurrir un terremoto.

El wearable sensores robustos y de bajo costo pueden responder con sensibilidad a la luz, temperatura, tensión u otros estímulos físicos y químicos, lo que los convierte en una opción extremadamente prometedora para aplicaciones rentables de detección visual inteligente en una variedad de sectores, incluidos la salud y la seguridad alimentaria.

En un estudio publicado por la revista Materiales funcionales avanzados , Los investigadores describen un método para producir cristales fotónicos que contienen una cantidad minúscula de grafeno, lo que da como resultado una amplia gama de cualidades deseables con resultados directamente observables a simple vista.

Intensamente verde bajo la luz natural, los sensores extremadamente versátiles cambian de color a azul cuando se estiran o se vuelven transparentes después de calentarse.

Dr. Izabela Jurewicz, Profesor de Física de Materias Blandas en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Físicas de la Universidad de Surrey, dijo "Este trabajo proporciona la primera demostración experimental de mecánicamente robusto pero suave, independiente y flexible, ópalos a base de polímero que contienen grafeno prístino exfoliado en solución. Si bien estos cristales son hermosos a la vista, también estamos muy entusiasmados con el enorme impacto que podrían tener en la vida de las personas ".

Alan Dalton, Profesor de Física Experimental en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Sussex, dijo:"" Nuestra investigación aquí se ha inspirado en las asombrosas habilidades biomiméticas en las alas de las mariposas, plumas de pavo real y conchas de escarabajo donde el color proviene de la estructura y no de los pigmentos. Mientras que la naturaleza ha desarrollado estos materiales durante millones de años, nos estamos poniendo al día lentamente en un período mucho más corto ".

Entre sus muchas aplicaciones potenciales se encuentran:

• Indicadores de tiempo-temperatura (TTI) para envases inteligentes:los sensores pueden dar una indicación visual si los productos perecederos, como alimentos o productos farmacéuticos, han experimentado historias indeseables de tiempo-temperatura. Los cristales son extremadamente sensibles incluso a un pequeño aumento de temperatura entre 20 y 100 grados C.
• Análisis de huellas dactilares:sus características de memoria de forma sensibles a la presión son atractivas para aplicaciones biométricas y contra la falsificación. Al presionar los cristales con un dedo desnudo, se pueden revelar huellas dactilares con alta precisión que muestran crestas bien definidas de la piel.
• Biodetección:los cristales fotónicos se pueden utilizar como andamios de tejido para comprender la biología y las enfermedades humanas. Si se funcionaliza con biomoléculas, podría actuar como dispositivos de prueba de punto de atención altamente sensibles para virus respiratorios, ofreciendo un costo económico, de confianza, sistemas biosensores fáciles de usar.
• Monitoreo biológico / de salud:la respuesta mecanocrómica de los sensores permite su aplicación como sensores corporales que podrían ayudar a mejorar la técnica en los deportistas.
• Seguridad de la atención médica:los científicos sugieren que los sensores podrían usarse en una muñequera que cambia de color para indicar a los pacientes si su médico se ha lavado las manos antes de ingresar a una sala de examen.

La investigación se basa en la experiencia del Grupo de Física de Materiales (Universidad de Sussex) en el procesamiento líquido de nanomateriales bidimensionales, La experiencia de Soft Matter Group (Universidad de Surrey) en coloides de polímeros y la combina con la experiencia del Instituto de Tecnología Avanzada en el modelado óptico de materiales complejos. Ambas universidades están trabajando con la empresa Advanced Materials Development (AMD) Ltd, con sede en Sussex, para comercializar la tecnología.

Joseph Keddie, Profesor de Física de Materias Blandas en la Universidad de Surrey, dijo:"Las partículas de polímero se utilizan para fabricar objetos cotidianos como tintas y pinturas. En esta investigación, pudimos distribuir finamente el grafeno a distancias comparables a las longitudes de onda de la luz visible y demostramos cómo la adición de pequeñas cantidades del material maravilloso bidimensional conduce a nuevas capacidades emergentes ".

John Lee, CEO de Advanced Materials Development (AMD) Ltd, dijo:"Dada la versatilidad de estos cristales, este método representa un simple, Un enfoque económico y escalable para producir ópalos sintéticos infundidos con grafeno multifuncionales y abre aplicaciones interesantes para la fotónica novedosa basada en nanomateriales. Estamos muy emocionados de poder llevarlo al mercado en un futuro próximo ".