La próxima generación de redes que manipulan la luz puede tomar el liderazgo de diseños inspirados en arañas y hojas, según un nuevo informe de dos físicos y colegas del Boston College de la Universidad Normal del Sur de China.

Estructuras tan comunes como las telas de araña y la nervadura de las hojas muestran que pueden conducir a un rendimiento casi óptimo cuando se copian para crear redes flexibles y duraderas que se pueden usar en aplicaciones optoelectrónicas como dispositivos fotovoltaicos y pantallas de visualización. el equipo de investigadores informó en una edición reciente de la revista Comunicaciones de la naturaleza .

"Nuestra idea es bastante simple y de gran alcance, ", dijo el profesor asociado de investigación de física Andrzej Herczynski, coautor del informe. "Comienza con la premisa de que las formas naturales ofrecen soluciones listas para usar para diseños eficientes, probado durante millones de años a través de la selección natural ".

Un diseño de red inspirado en la estructura entrelazada de una hoja sirvió como un electrodo eficaz para las células solares, fuentes de luz y calentadores transparentes, entre otras aplicaciones, informó el equipo.

"Esta estructura natural ha sido optimizada a través del proceso evolutivo para una entrega eficiente de nutrientes con la máxima fuerza y ​​cosecha ligera, ", dijo el coautor Krzysztof Kempa, profesor de física del Boston College." En nuestra aplicación, estas propiedades se traducen en un transporte de corriente altamente eficiente, propiedades mecánicas deseables, y un mínimo de sombreado de luz ".

Una segunda red, basándose en los mismos diseños que hacen que las telarañas sean trampas efectivas para insectos e insectos, sirve como una forma eficaz de atraer la luz a través de un dispositivo optoelectrónico. La red podría encontrar una aplicación potencial en pantallas táctiles y paneles de visualización de próxima generación debido a su extrema flexibilidad. resistencia mecánica significativa, transparencia "sigilosa" y alto grado de uniformidad, dijeron los investigadores.

Una de las principales ventajas de estos dos métodos propuestos es el bajo costo y la simplicidad del proceso de fabricación.

Los investigadores dijeron que estaban sorprendidos por el rendimiento superior de las redes en escenarios experimentales. Ambos proporcionaron un aumento de cuatro veces en las propiedades electroópticas, o la figura de mérito de referencia. Es más, la red de diseño de tela de araña se puede estirar hasta en un 25 por ciento sin ninguna pérdida de rendimiento y solo ve una disminución mínima cuando se extiende hasta el 100 por ciento de su tamaño original, informó el equipo.

"Ninguna otra red de electrodos puede estirarse más del 10 por ciento, ", dijo Kempa. Otros miembros del equipo de investigación fueron el profesor Zhifeng Ren de la Universidad de Houston y el profesor Jinwej Gao de la Universidad Normal del Sur de China y su equipo de investigación.

Los investigadores dicen que los patrones de red específicos que han propuesto podrían mejorar la eficiencia de las células solares y el rendimiento de una nueva generación de flexibles, Pantallas y pantallas táctiles duraderas.

"Aumento de la eficiencia de las células solares, en particular, es un componente crítico en la búsqueda de fuentes de energía renovables, un gran desafío ecológico y de sostenibilidad, ", dijo Herczynski." Los monitores y pantallas flexibles probablemente se volverán cada vez más importantes para usos posibles como pantallas portátiles y teléfonos inteligentes elásticos ".