Imagine una prueba de choque de automóvil que utiliza maniquíes de prueba pintados por todas partes con una sustancia que puede cambiar de color según los niveles de estrés que soportarán varias partes del cuerpo de los maniquíes. Este "mapa de colores" podría proporcionar información vital a los ingenieros que diseñan automóviles más seguros.

O imagine guantes de béisbol que, cuando se usan, muestran a los bateadores si están usando la cantidad adecuada de presión para agarrar sus bates, resultando en un mejor rendimiento.

Nueva tecnología desarrollada en la Universidad de California, Riverside ahora puede hacer realidad las ideas anteriores y similares. En efecto, la tecnología podría aplicarse para mejorar los dispositivos cotidianos, como teléfonos inteligentes, que para su funcionamiento dependen de la cantidad correcta de presión que se les aplica.

"Hemos desarrollado un sensor de presión de alta resolución que indica la presión variando su color, un sensor que todos podemos usar solo con los ojos, "dijo Yadong Yin, un profesor asociado de química, cuyo laboratorio dirigió la investigación.

El laboratorio utilizó un método de autoensamblaje para unir nanopartículas de oro que luego integraron en una película de polímero. La película se deforma cuando se presiona, estirar las cadenas de nanopartículas de oro aumentando la separación entre las nanopartículas de oro vecinas.

"Esta mayor separación altera la forma en que las nanopartículas interactúan con la luz, "Yin explicó." Cuando se vinculan, las nanopartículas de oro originalmente aparecen de color azul. Pero gradualmente cambian a rojo con una presión creciente a medida que las nanopartículas comienzan a desmontarse. Esto nos ayuda fácil y visualmente a determinar cuánta presión se ha aplicado ".

Los resultados del estudio aparecen este mes en Nano letras .

El sensor que desarrolló el laboratorio de Yin difiere de las películas de sensores de presión disponibles comercialmente. Estos últimos indican presión cambiando la intensidad de un solo color (por ejemplo, un rojo pálido a un rojo más oscuro). Suelen ser difíciles de interpretar y tienen baja resolución y contraste.

La nueva tecnología produce un mosaico de colores fáciles de distinguir y tiene la ventaja de un mayor contraste y resolución. Se puede utilizar potencialmente en muchos dispositivos de seguridad para revelar la distribución de la presión incluso en superficies muy complejas.

"Los numerosos sensores de tensión electrónicos disponibles comercialmente son voluminosos y no son adecuados para determinadas aplicaciones, "Yin dijo". Por ejemplo, Es difícil saber la distribución de la tensión sobre un área en particular si las superficies de contacto no son planas y uniformes. Nuestras películas de sensores se pueden pintar en las superficies de contacto para que la variación de color en diferentes áreas muestre claramente la distribución de la tensión sobre la superficie de contacto ".

Mientras su laboratorio usaba oro en los experimentos, la plata y el cobre también podrían funcionar, Yin agregó. El sensor que desarrolló el laboratorio es una película de plástico sólido. Bajo estrés, se deforma como los plásticos convencionales. El nuevo color que surge persiste después de que se elimina el estrés.

"Por eso lo llamamos 'sensor de memoria de estrés colorimétrico, '", Dijo Yin.

Uno de los intereses de investigación de su laboratorio es el diseño de materiales con nuevas propiedades mediante el proceso de autoensamblaje. El laboratorio primero produce nanopartículas y luego las organiza juntas para producir nuevas propiedades que surgen de las interacciones partícula-partícula.

"En el caso de nuestro sensor, Inicialmente encontramos una forma de organizar las nanopartículas de oro juntas para formar cadenas, "Yin dijo." Ese proceso va acompañado de un cambio de color brusco de rojo a azul. Especulamos que el proceso inverso —desmontaje— podría tener el cambio de color inverso:de azul a rojo. Descubrimos para nuestra sorpresa que la fuerza mecánica podía lograr este desmontaje. Los investigadores han hecho un esfuerzo considerable para estudiar el autoensamblaje de nanopartículas. En efecto, Las nanopartículas de oro se han utilizado convencionalmente como sensores basados ​​en el proceso de autoensamblaje. Lo novedoso de nuestro trabajo es que muestra que el proceso de desmontaje también puede encontrar grandes aplicaciones si el montaje está diseñado para ser reversible ".