Dalla Berkeley University un materiale artificiale come la pelle del camaleonte

Dalla Berkeley University un materiale artificiale come la pelle del camaleonte

I ricercatori della University of California Berkeley hanno realizzato una pellicola molto sottile che grazie a particolari elementi di silicio è in grado di cambiare colore semplicemente flettendosi

di Andrea Bai pubblicata il , alle 13:31 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un gruppo di ingegneri della University of Californa Berkeley hanno realizzato un materiale estremamente sottile capace di cambiare colore a seguito dell'applicazione di una piccola forza traendo ispirazione da quanto accade in natura pensando alla pelle del camaleonte.

Il nuovo materiale offre varie possibilità di impiego, gettando le basi per una categoria di tecnologie completamente nuove che possono essere destinate sia al mondo dei display, sia a quello dei sensori e degli strumenti di monitoraggio. "E' la prima volta che qualcuno ha potuto realizzare un materiale simile alla pelle del camaleonte che sia in grado di cambiare colore semplicemente flettendosi" ha commentato Connie J. Chang-Hasnain, membro del team di ricercatori e coautore della pubblicazione su Optica, la nuova rivista della The Optical Society.

L'aspetto interessante è la possibilità di selezionare la gamma di colori che il materiale può mostrare in relazione a come esso viene piegato, integrando delle microscopiche barrette collocate con estrema precisione in una pellicola di silicone dello spessore di mille volte inferiore a quello di un capello.

I colori che l'occhio umano può percepire altro non sono che frutto della riflessione della luce bianca quando colpisce la superficie degli oggetti. E' la composizione chimica di ciascuna superficie (delle vernici o tinture usate) che assorbe determinate lunghezze d'onda e ne riflette altre. I ricercatori stanno però seguendo da qualche tempo un approccio differente che permetta di creare i colori non controllando la composizione chimica di un materiale ma regolandone le caratteristiche fisiche superficiali in maniera tale che possano interagire solamente con lunghezze d'onda ben precise. Questo genere di meccanismo è inoltre già sfruttato in natura da alcuni insetti per creare colori iridescenti.

Il controllo della luce mediante strutture invece che con soluzioni ottiche tradizionali è però qualcosa che già viene utilizzato in campo astronomico dove piccole fessure conosciute come griglie di diffrazione vengono impiegate normalmente per orientare la luce e separala nei suoi colori. I ricercatori hanno quindi seguito un principio simile per poter ottenere il controllo cromatico che stavano cercando praticando realizzando delle sottili barrette in silicio. Queste piccole strutture, invece di diffondere la luce come fosse un arcobaleno, riflettono una specifica lunghezza d'onda e, a seconda della distanza che le separa, è possibile scegliere quale specifico colore debba essere riflesso.

Dal momento che lo spazio tra le barrette è la chiave per il controllo cromatico, i ricercatori hanno concluso che è possibile cambiare il colore semplicemente flettendo il materiale. "Se hai una superficie con una struttura molto precisa capace di interagire con una specifica lunghezza d'onda della luce, ne puoi cambiare le proprietà e il modo di interazione variando le sue dimensioni" ha dichiarato Chang-Hasnain.

I primi tentativi per lo sviluppo di una superficie flessibile e dal colore cangiante sono falliti su vari fronti. Le superfici metalliche, facili da lavorare, non erano efficienti dal momento che andavano a riflettere solo una parte della luce incidente. Altri materiali si sono rivelati troppo spessi o troppo rigidi, limitando le possibilità di impiego o la flessibilità per un adeguato controllo cromatico.

I ricercatori hanno risolto i problemi realizzando la struttura di barre su uno strato semiconduttore di silicio di 120 nanometri di spessore. La flessibilità è stata ottenuta integrando le barre di silicio in uno strato flessibile di silicone. Quando il silicone viene piegato o va incontro ad una flessione, lo spazio tra le barre si modifica di conseguenza. Con questa soluzione è possibile realizzare una pellicola molto sottile e perfettamente piatta, facile da produrre e con le desiderate proprietà superficiali. Il risultato è un materiale efficiente, capace di riflettere l'83% della luce incidente e di mostrare colori puri e precisi. I ricercatori hanno creato un quadratino di un centimetro quadrato, che ha permesso di mostrare colori brillanti dal verde al giallo, arancio e rosso.

A questo punto sono necessari ulteriori sviluppo per poter creare un materiale sufficientemente grande e adatto per applicazioni commerciali. "Il prossimo passo è di portare quanto realizzato su una scala più grande e ci sono stabilimenti che potrebbero già farlo. A questo punto speriamo di essere in grado di trovare applicazioni nell'intrattenimento, nella sicurezza e nel monitoraggio" ha commentato Chang.Hasnain.

Questo materiale potrebbe aprire la strada a varie applicazioni: innovativi sistemi di segnaletica digitale, veicoli e costruzioni dall'aspetto mutevole così come particolari sistemi di rilevazione e monitoraggio basati su sensori in grado di rilevare e mostrare tensioni strutturali di edifici o grandi mezzi di trasporto altrimenti non percepibili.

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