Una superficie muestra colores estructurales cuando la luz es reflejada por pequeños, elementos estructurales regulares en un material transparente. Los investigadores han desarrollado ahora un método para fabricar colores estructurales a partir de polímeros a base de celulosa mediante el uso de gotitas recubiertas que existen en un fluido circundante, los llamados mármoles líquidos. El sistema responde fácilmente a los cambios ambientales, lo que lo hace interesante para aplicaciones en sensores de base biológica y elementos fotónicos suaves, según el estudio publicado en la revista Angewandte Chemie .

Los colores estructurales son una forma de colorear un material sin usar un tinte. En lugar de, el material transparente genera color a través de la disposición regular de sus moléculas u otros elementos, como se vio, por ejemplo, en las ondas en las escamas de peces de colores y mariposas, o en nanocristales dispuestos a determinadas distancias, como en la piel de los camaleones que cambia de color.

Manos Anyfantakis y sus colegas de la Universidad de Luxemburgo han identificado un medio para controlar el campo, la distancia de una vuelta helicoidal completa en un polímero, como elemento estructural sobre el que puede producirse la reflexión y aparecer los colores estructurales. Los científicos pueden preparar fases cristalinas líquidas de biopolímeros con tonos que generan colores estructurales, llamados fases colestéricas, pero estas preparaciones dependen de muchos parámetros y necesitan mucho tiempo para alcanzar el equilibrio.

Ahora, Anyfantakis y sus colegas han descubierto un método más rápido y mejor controlable, utilizando mármoles líquidos como plataforma para el autoensamblaje controlado de colores estructurales a base de biopolímeros. Las canicas líquidas son gotitas milimétricas de soluciones cristalinas líquidas, que están recubiertos con nanopartículas. El recubrimiento protege el líquido de mezclarse con el fluido exterior, pero aún permite cierta interacción, Depende de la naturaleza de ambos líquidos.

En este caso, los científicos prepararon mármoles líquidos a partir de una solución acuosa de hidroxipropilcelulosa, un polímero de celulosa modificado que se orienta en fases colestéricas, recubierto por nanopartículas de sílice. Estos mármoles líquidos a base de celulosa eran incoloros al principio, pero permitirles permanecer durante algún tiempo en un volumen definido de un solvente orgánico produjo lentamente colores brillantes de rojo, verde, y azul.

Los colores fueron el resultado de un cambio de concentración en las gotas, los autores se enteraron. El solvente orgánico extrajo lentamente el agua de las canicas líquidas, lo que hizo que el biopolímero adoptara una forma cristalina adecuada para los colores estructurales. La lentitud y la capacidad de control fueron fundamentales, los autores señalaron, porque "esto da tiempo suficiente para que las moléculas de polímero se ajusten al cambio de concentración, organizando con un nuevo tono de equilibrio, " ellos explicaron.

El método es elegante y sencillo, y los colores solo dependen del volumen del solvente orgánico. Los científicos también introdujeron estímulos externos como el calor, presión, o exposición a los productos químicos y cambios de color característicos observados, correspondiente a un tamaño de paso variable. Estos cambios fueron reversibles:al volver a aplicar las condiciones normales, las canicas líquidas volvieron a sus colores originales, los autores observaron.

Los autores creen que los mármoles líquidos basados ​​en biopolímeros podrían ofrecer una ruta para sintetizar de manera rentable, Amigable con el medio ambiente, y sensores sostenibles.