Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio y la Universidad de Shimane han creado una película híbrida transparente que combina tintes y minerales de arcilla natural en un material que cambia de color en respuesta a la humedad ambiental. El cambio de color no implica romper enlaces químicos; el equipo descubrió un mecanismo novedoso que hace que el proceso sea fácilmente reversible, para una funcionalidad duradera utilizando materiales ecológicos. Las aplicaciones incluyen sensores ambientales, y amplificación de luz de última generación en pantallas.

La combinación de tintes con una amplia gama de minerales naturales como clatratos (arcillas) y zeolitas (roca porosa) es un método ampliamente aplicado, estrategia prometedora para crear materiales híbridos que puedan interactuar con la luz, o materiales "crómicos". La estructura física de estos materiales juega un papel clave; diminuto, cavidades de tamaño nanométrico albergan moléculas sensibles a la luz que se comportan de manera diferente a cuando están libres en solución, con aplicaciones potenciales a dispositivos emisores de luz, captación de luz (como en las células solares) y sensores novedosos. Un equipo dirigido por el profesor Takuya Fujimura del Departamento de Física y Ciencia de los Materiales, Universidad de Shimane, y el profesor Shinsuke Takagi del Departamento de Química Aplicada, Universidad Metropolitana de Tokio, han creado una película transparente hecha de un mineral de arcilla ecológico y un tinte, porfirina de magnesio, que cambia de color en respuesta a la humedad.

Lo que hace que esta película sea especial es el mecanismo mediante el cual logra un cambio tan sorprendente. Las arcillas tienen una estructura en capas, con espacios delgados a escala nanométrica en el medio. El equipo logró un gran avance técnico al colocar el tinte en estos espacios sin formar agregados, para asegurar una respuesta eficaz. Las capas de arcilla cambian su espacio en respuesta a la humedad; el confinamiento del tinte cambia. Más específicamente, los electrones que rodean la molécula de tinte, particularmente aquellos involucrados en cómo interactúa con la luz, están hechos para alinearse con ciertos grupos químicos en la arcilla, cambiando dramáticamente su color. Tenga en cuenta que no se rompen ni se forman enlaces químicos. Esto hace que la película sea más compatible con cambios repetidos, con menor degradación del material.

La película no solo es más duradera. Tanto la arcilla como el tinte pueden ser materiales de origen natural. Eso significa menor costo, seguridad mejorada y compatibilidad mejorada con el medio ambiente. El equipo espera aplicar la película y el nuevo mecanismo a sensores y amplificación en dispositivos emisores de luz.

Este trabajo se informa en Langmuir .