Primer plano de la córnea del ojo de moscardón. Crédito de la foto:Akhlesh Lakhtakia, Penn State
(PhysOrg.com) - Las filas de diminutas córneas de mosca azul pueden ser la clave para la fácil fabricación de superficies biomiméticas. superficies que imitan las propiedades de los tejidos biológicos, según un equipo de investigadores de Penn State.
"La biorreplicación comenzó alrededor de 2001 o 2002, "dijo Akhlesh Lakhtakia, Profesor Godfrey Binder de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica. "Todas las técnicas disponibles en la actualidad no son propicias para las réplicas masivas. En muchos casos, puede hacer tantas réplicas como desee, pero necesitas un insecto para cada réplica. Esto no es bueno para fines industriales ".
Lakhtakia, trabajando con Drew Patrick Pulsifer, estudiante de posgrado en ingeniería y mecánica; Carlo G. Pantano, profesor distinguido de ciencia e ingeniería de materiales y director del Instituto de Investigación de Materiales de Penn State; y Raúl José Martín-Palma, profesor de física aplicada, Universidad Autónomia de Madrid, España, desarrolló un método para crear moldes o matrices a macroescala que conservan las características a nanoescala.
"Necesitábamos un objeto lo suficientemente grande para manipular que todavía tuviera características a nanoescala, "dijo Lakhtakia.
Los investigadores eligieron los ojos de mosca azul porque tienen una aplicación potencial en la fabricación de células solares. Los moscardones tienen ojos compuestos que son aproximadamente hemisféricos; pero dentro de esa media esfera, la superficie está cubierta por ojos hexagonales a macroescala con características a nanoescala.
“Estos ojos son perfectos para fabricar células solares porque recolectarían más luz solar de un área más grande en lugar de solo la luz que cae directamente sobre una superficie plana, "dijo Lakhtakia.
Sin embargo, para trabajar en un producto manufacturado, la superficie debe conservar el diseño general con suficiente detalle.
Los investigadores fijaron las córneas de la mosca en un sustrato de vidrio y llenaron la parte posterior de las córneas con polidimetilsiloxano. un polímero orgánico a base de silicona, para que la cubierta de metal que aplican no se filtre detrás de los ojos. Luego depositaron níquel en la superficie usando una forma modificada de la técnica de conformación de película evaporada por rotación. En esta técnica, los investigadores evaporan térmicamente el material que forma el revestimiento en una cámara de vacío. El objeto que recibe el revestimiento se fija a un soporte y se gira una vez cada dos segundos.
Cerca del ojo de moscardón. Crédito de la foto:Akhlesh Lakhtakia, Penn State
Los investigadores utilizaron matrices de nueve ojos de moscardón recubiertos con 250 nanómetros de níquel. Esta plantilla inicial fue luego electroformada, un método de galvanoplastia, para depositar níquel en la parte posterior y crear una plantilla maestra de medio milímetro de grosor. El grosor de la plantilla maestra puede ser más grueso.
"Las réplicas de polímeros producidas ... por fundición reproducían fielmente características de unos pocos micrómetros y mayores en dimensiones, "informaron los investigadores en la edición en línea de Bioinspiración y biomimética .
La plantilla maestra se puede utilizar como matriz para estampar el patrón o como molde. La intención es utilizar la matriz / molde maestro para producir no solo matrices / moldes secundarios, sino en mosaico de las plantillas para que puedan imprimir grandes áreas. Los investigadores probablemente ampliarán su plantilla para incluir 30 córneas de mosca azul.
"Una de las cosas buenas de un revestimiento de conformación como este es, se vuelve nanogranulado, ", dijo Lakhtakia." La superficie de la matriz se vuelve muy lisa, por lo que el polímero probablemente no se pegará ".
Se trata de una serie de nueve córneas de moscardón recubiertas de níquel. Crédito:Akhlesh Lakhtakia
Existen muchas superficies biológicas que podrían crear superficies de fabricación para una variedad de aplicaciones. Los investigadores están estudiando las alas de las mariposas para comprender cómo las superficies crean colores sin pigmento.
"Curiosamente, el barrenador esmeralda del fresno, un insecto que recientemente se ha convertido en un problema en Pensilvania, compañeros por color, "dijo Lakhtakia." ¿Atraerían a los machos los señuelos hechos con plantillas de la piel del barrenador del fresno? "
