(Phys.org) —Los investigadores han recurrido a las alas de las cigarras para diseñar superficies con propiedades altamente antirreflectantes, que tienen aplicaciones potenciales para células solares, superficies sigilosas, materiales antivaho, y otras aplicaciones ópticas.

Como los investigadores Imran Zada ​​et al. en la Universidad de Shanghai Jiao Tong en China explican en un número reciente de Letras de física aplicada , las alas de las cigarras tienen estructuras a nanoescala que les confieren propiedades antirreflectantes excepcionales, permitiéndoles transmitir o absorber cerca del 100% de la luz visible. Cuando se trata de células solares, Las propiedades antirreflectantes juegan un papel importante ya que absorber más luz conduce a un mejor rendimiento general.

En su papel Los investigadores explican cómo fabricaron una superficie de dióxido de silicio (un material económico que se usa comúnmente para hacer ventanas y lentes de cámaras) con el mismo patrón nanoestructurado que las alas de las cigarras (que están hechas principalmente de quitina) usando las alas como plantilla. Al tratar las alas de cigarra biológicas en una solución que contiene dióxido de silicio, luego exponiendo las alas tratadas a ultrasonidos de alta intensidad, y finalmente permitir que las alas se solidifiquen para que las alas puedan separarse del material de dióxido de silicio, los investigadores pudieron fabricar superficies biomórficas de dióxido de silicio con el mismo patrón nanoestructurado que tienen las alas de las cigarras.

"Nuestro trabajo demuestra que el dióxido de silicio con una estructura antirreflectante se puede fabricar directamente a partir de alas de cigarra a través de un método ultrasónico asistido por sol-gel simple y económico, "dijo el coautor Wang Zhang de la Universidad Jiao Tong de Shanghai Phys.org . "El material exhibe un alto rendimiento de propiedades antirreflectantes en el rango de longitud de onda visible en un amplio rango de ángulos de incidencia".

Las pruebas revelaron que las nuevas superficies tienen una reflectancia muy baja, absorbiendo tan solo el 0,3% de la luz visible. Las propiedades de reflectancia varían según el ángulo de incidencia de la luz, sin embargo, y aumentar a 3.3% al aumentar los ángulos de incidencia de la luz. Los investigadores explican que las buenas propiedades antirreflejos surgen debido al patrón nanoestructurado de las alas, en el que las dimensiones de las nanoestructuras son más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Este patrón crea un perfil de índice de refracción graduado continuamente desde el aire hasta la superficie del material, que esencialmente proporciona una vía para que los rayos de luz entren en el material y evita que se reflejen hacia afuera.

Aunque las alas de las cigarras son naturalmente superhidrofóbicas, los investigadores pudieron ajustar esta propiedad en la superficie del dióxido de silicio cambiando su composición química, transformándolo en un material hidrofílico. Con propiedades hidrofílicas, la superficie forma fácilmente enlaces de hidrógeno con moléculas de agua. Combinado con las propiedades antirreflectantes del material, esto tiene el efecto de prevenir la formación de niebla, sugiriendo aplicaciones potenciales para materiales ópticos antivaho y autolimpiantes. Los investigadores planean explorar este tipo de aplicaciones en trabajos futuros.

"En el futuro, Nuestro trabajo se dirige a la fabricación de materiales de alto índice de refracción con estructuras antirreflectantes para estudiar sus propiedades multifuncionales. como antirreflejos, Actividad antibacterial, y superhidrofobicidad, "Dijo Zhang.

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