Un equipo de investigadores de la State University of Pennsylvania (EE. UU.) Y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han desarrollado una técnica para replicar estructuras biológicas, como alas de mariposa, a nanoescala. El biomaterial resultante podría usarse para hacer estructuras ópticamente activas, como difusores ópticos para paneles solares.

Los colores de los insectos y su iridiscencia (la capacidad de cambiar de color según el ángulo) o su capacidad de parecer metálicos están determinados por diminutas estructuras fotónicas de tamaño nanométrico que se pueden encontrar en su cutícula. Los científicos se han centrado en estas bioestructuras para desarrollar dispositivos con propiedades emisoras de luz que acaban de presentar en la revista. Bioinspiración y biomimética .

"Esta técnica fue desarrollada en el Instituto de Investigación de Materiales de la Universidad Estatal de Pensilvania y permite realizar réplicas de estructuras biológicas a escala nanométrica", Raúl J. Martín-Palma, Profesor del Departamento de Física Aplicada de la UAM y coautor del estudio explica al SINC.

Los investigadores han creado "réplicas independientes de frágiles, laminado, biomodelos quitinosos ", es decir, copias de las nanoestructuras de las alas de las mariposas. La apariencia de estos apéndices suele depender más de su estructura nanométrica periódica (que determina el color "físico") que de los pigmentos de las alas (que establecen el color "químico").

Para crear nuevos biomateriales, el equipo utilizó compuestos basados ​​en germanio, Selenio y Estibio (GeSeSb) y empleó una técnica llamada Película evaporada conformada por rotación (MCER), que combina la evaporación térmica y la rotación del sustrato en una cámara de baja presión. También utilizaron la inmersión en una solución acuosa de ácido ortofosfórico para disolver la quitina (sustancia que se encuentra típicamente en el exoesqueleto de insectos y otros artrópodos).

Los métodos utilizados hasta la fecha para replicar bioestructuras son muy limitados a la hora de obtener copias efectivas a escala nanométrica y muchas veces dañan la bioestructura original porque se utilizan en atmósferas corrosivas o a altas temperaturas. La nueva técnica supera "totalmente" estos problemas, ya que se emplea a temperatura ambiente y no requiere el uso de sustancias tóxicas.

Martín-Palma señala que las estructuras resultantes de replicar la biotemplate de alas de mariposa podrían usarse para hacer varias estructuras ópticamente activas, tales como difusores ópticos o cubiertas que maximizan la absorción de luz de las células solares, u otros tipos de dispositivos. "Es más, la técnica se puede utilizar para replicar otras estructuras biológicas, como las conchas de escarabajos o los ojos compuestos de las moscas, abejas y avispas, "dice el investigador.

Los ojos compuestos de ciertos insectos son buenos candidatos para una gran cantidad de aplicaciones, ya que proporcionan una gran visión angular. “El desarrollo de cámaras en miniatura y sensores ópticos basados ​​en estos órganos permitiría instalarlos en espacios reducidos de los coches, teléfonos móviles y pantallas, además de tener usos en áreas como la medicina (desarrollo de endoscopios) y la seguridad (vigilancia) ", Martín-Palma dice.

Más información: Akhlesh Lakhtakia, Raúl J. Martín-Palma, Michael A. Motyka y Carlo G. Pantano. "Fabricación de réplicas independientes de frágiles, laminado, biomodelos quitinosos ". Bioinspiración y biomimética 4 (3):034001, Septiembre de 2009.

Fuente:FECYT - Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología