Colorea a estos científicos felices. Un gel exótico que estudiaron en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) tiene una propiedad inesperada:la temperatura del material determina qué color de luz puede atravesarlo.

El material, que el equipo de investigación llama "SeedGel", ya se ha mostrado prometedor como una herramienta multipropósito, con aplicaciones que van desde baterías hasta filtros de agua e ingeniería de tejidos. El nuevo artículo del equipo, que aparece en Nature Communications , destaca la nueva capacidad del gel como filtro de luz sensible a la temperatura. Brilla una luz blanca en el gel y, dependiendo de la temperatura del gel, solo pasará a través de él una longitud de onda específica o un color. Un cambio de temperatura de menos de una décima de grado centígrado puede ser suficiente para alterar la longitud de onda permitida, que puede ser cualquier color en el rango visible, así como partes del ultravioleta y el infrarrojo.

"Nuestro trabajo anterior mostró que SeedGel puede transformarse de transparente a opaco y viceversa, pero no exploramos lo que puede hacer con el color", dijo Yun Liu, científico del Centro NIST para la Investigación de Neutrones (NCNR). y profesor de la Universidad de Delaware. "Su capacidad para controlar el color con precisión fue un nuevo descubrimiento".

La creación del equipo es distinta de otras que pueden resultar familiares del mercado. No lo confunda con un anillo de estado de ánimo, cuyos cristales líquidos termocrómicos cambian de color con la temperatura. Tampoco es una variación de las lentes fotocromáticas de las gafas de sol, que se oscurecen cuando se exponen a los rayos ultravioleta. En cambio, el gel funciona como una puerta sensible a la temperatura para una longitud de onda de luz particular.

Su gel comienza como un fluido transparente hecho de agua y solventes líquidos con nanopartículas de sílice añadidas. Si esta mezcla se calienta a cierta temperatura, los líquidos y las nanopartículas formarán un gel físico que inicialmente permanece transparente pero que ahora posee una estructura interna diferente. En lugar de un fluido sin forma, los líquidos forman canales microscópicos entrelazados, con las nanopartículas confinadas dentro de uno de ellos.

A medida que se calienta a través de un rango específico de temperaturas más altas, aparece el efecto recién descubierto:el gel se vuelve opaco a todos los colores, excepto a los individuales, al principio permitiendo que pasen longitudes de onda más cortas y azules, y luego progresivamente longitudes de onda más largas y rojas. Eventualmente, una vez que se excede este rango de temperatura, el gel se vuelve opaco a toda la luz visible.

Los experimentos de dispersión de neutrones realizados en el NCNR explican este comportamiento inusual. Cambiar la temperatura provoca un intercambio de moléculas líquidas entre los canales microscópicos, alterando el índice de refracción general de estos canales. Una longitud de onda de luz pasa, pero otros colores se dispersan.

El comportamiento es un ejemplo del efecto Christiansen, que se identificó en 1884. Existen filtros que se basan en el efecto Christiansen, pero los investigadores indican que su nuevo gel ofrece distintas ventajas a la industria:su gel no solo es más sensible a los cambios de temperatura , pero el rango de temperatura potencial en el que opera es más amplio, ya que se puede personalizar entre 15 y 100 grados centígrados. Se puede ajustar para cubrir una amplia gama de longitudes de onda, potencialmente desde el ultravioleta (desde un poco menos de 400 nanómetros) hasta el infrarrojo cercano (hasta 2500 nanómetros). Y permite que pase más luz que los filtros típicos de Christiansen.

Como el gel, independientemente de las personalizaciones, está hecho de materiales económicos y fácilmente disponibles, ofrece ventajas para la industria, dijo Yuyin Xi, miembro del equipo de la Universidad de Delaware.

"El enfoque es versátil con gran capacidad de ajuste, y el proceso de fabricación se puede ampliar fácilmente", dijo. "Es un candidato prometedor para su uso en una variedad de dispositivos ópticos inteligentes y nuevas clases de materiales que tienen aplicaciones de color". + Explora más

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