Los materiales sensibles a los estímulos pueden responder a fuerzas físicas con transiciones de fase estructural. Esto también se aplica a las mezclas de biopolímeros y tensioactivos, ahora informa un estudio de científicos alemanes y chinos. Asombrosamente, las fases recientemente adoptadas persisten después de la eliminación de la tensión y pueden detectarse mediante una tecnología de lectura óptica simple. La detección biométrica de huellas dactilares es una aplicación atractiva para esta tecnología. Los resultados se publican en la revista Angewandte Chemie .

Los cristales líquidos son moléculas de forma anisotrópica que pueden adoptar distintas fases ordenadas, dependiendo de las condiciones físicas. Temperatura, presión, o la carga puede producir cambios de color, interruptores de luz oscura, o una apariencia birrefractiva, todos los cuales representan cambios en el orden molecular. Tales transiciones también pueden ocurrir en geles, e incluso en jabones con transiciones micelares. El sistema químico desarrollado por Andreas Herrmann en la Universidad de Groningen, Los países bajos, y colegas de la Academia China de Ciencias, es un complejo de un polipéptido sobrecargado con un tensioactivo catiónico. El líquido viscoso adoptó patrones de birrefringencia después de simplemente ser tocado, para revelar detalles como los de una huella dactilar.

Buscando explorar el comportamiento de los fluidos biológicos, los científicos diseñaron una serie de polipéptidos supercargados que forman materiales biológicos blandos con propiedades interesantes cuando se combinan con moléculas que suministran la carga opuesta. Los polipéptidos sobrealimentados consistían en cinco unidades repetidas de aminoácidos con uno o dos residuos de ácido glutámico cargados negativamente dentro de cada unidad. Como tensioactivo catiónico, los investigadores diseñaron un azobenceno aromático con una carga positiva en un lado y una cadena hidrófoba en el otro. Agregado junto, el polipéptido y el tensioactivo formaron una gota líquida de polipéptido rica en agua con un tono naranja. En este líquido los científicos no encontraron ningún orden molecular, birrefringencia, o patrón de difracción, y simplemente un fluido viscoso isotrópico.

Una fuerza cortante estimuló una respuesta diferente. El agua que fluye o el toque de un dedo hacen que la muestra sea birrefringente, y los patrones ordenados eran evidentes, informaron los autores. Estas estructuras ordenadas se parecían a las fases cristalinas líquidas liotrópicas de largo alcance típicas de las mezclas que contienen tensioactivos. Asombrosamente, ese orden persistió, incluso después de quitar la cizalla. Un microscopio óptico polarizado detectó patrones de birrefringencia que registraron con sensibilidad la textura de la herramienta de aplicación de cizalla. En otras palabras, las minucias, las crestas y las líneas en la yema del dedo que forman una huella digital, estaban bien representados en las micrografías de polarización.

Este notable descubrimiento sugiere que el fluido polipeptídico supercargado podría, en principio, utilizarse para la detección biométrica. Mientras que los sensores de huellas dactilares de hoy en día que no se basan en la impresión de tinta se basan en componentes electrónicos finamente ajustados, los científicos presentan una configuración diferente con lectura de birrefringencia microscópica. Sin embargo, Las condiciones exactas para las transiciones de fase en el material y los mecanismos subyacentes aún no se han explorado. comentan los autores.