Diu08142022

Darrera actualitzacióDil, 01 Ago 2022 12pm

Back Estàs aquí:Inicio Nous materials Projectes Obtenen una cel·lulosa fotònica iridescent, que mimetitza la coloració dels insectes, amb aplicacions òptiques

Obtenen una cel·lulosa fotònica iridescent, que mimetitza la coloració dels insectes, amb aplicacions òptiques

L’estudi, desenvolupat a l’ICMAB-CSIC i publicat a Nature Photonics, descriu la tècnica per dotar de color estructural un derivat de la cel·lulosa mitjançant la nanoestructuració. El color no depèn de pigments, sinó de nanoestructures que interaccionen amb la llum de forma diferent. Les aplicacions inclouen des de l’embalatge de productes, fins a detectors, sensors o etiquetes biocompatibles, biodegradables i molt econòmiques.

 

Mostra del polímer amb coloració estructural (Agustín Mihi/ICMAB-CSIC)Els colors brillants d’algunes papallones, escarabats o ocells no és degut a la  presència de pigments que absorbeixen selectivament la llum, sinó degut a la denominada coloració estructural. La coloració estructural es produeix en superfícies que tenen una nanoestructuració amb dimensions similars a les de la longitud d'ona de la llum incident (típicament per sota de la micra).

Aquestes nanoestructures ordenades es coneixen amb el nom de cristalls fotònics. Existeix un gran interès en dotar la cel•lulosa, el polímer més abundant de la terra, biocompatible i biodegradable, d'aquestes estructures, ja que li poden conferir noves i interessants funcionalitats òptiques i electròniques.

L’estudi que es publica a Nature Photonics, liderat per Agustín Mihi, investigador de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), aconsegueix crear, per primera vegada, cristalls fotònics i estructures plasmòniques d’un derivat de la cel•lulosa mitjançant la seva nanoestructuració amb la tècnica de la litografia suau. “Al nanoestructurar de forma periòdica la làmina de cel•lulosa, aquesta deixa de ser transparent i comença a reflectir colors intensament, que depenen del patró amb el qual s’ha imprès el polímer”, diu aquest investigador. 

Amb aquesta nova tècnica, totalment escalable, de baix cost, i alternativa a la tradicional de l’autoensamblatge,  s’aconsegueix dotar aquest polímer d’una nanoestructura, creant grans àrees acolorides de gran qualitat i reproductibilitat en un temps molt curt, i amb un rang molt ampli de colors, només depenent de la morfologia i mida de les estructures creades.

Amb la nova tècnica, totalment escalable, de baix cost, i alternativa a la tradicional de l’autoensamblatge, s’aconsegueix dotar el polímer d’una nanoestructura, creant grans àrees acolorides

Aquests cristalls fotònics es poden imprimir a sobre de diferents substrats, per tal de dotar de propietats fotòniques les superfícies que no ho són. Al mencionat estudi, s’imprimeixen sobre paper, la qual cosa demostra el potencial d’aquesta tecnologia com a tinta fotònica, per a aplicacions en tintes de seguretat, embalatge o paper decoratiu, o com a sensors de baix cost, entre altres.

Si es recobreixen aquestes estructures amb una fina capa de metall, adquireixen propietats plasmòniques tot mantenint la seva flexibilitat, i aconseguint colors molt més intensos i brillants. A més, segons el tipus de derivat de la cel•lulosa, varia el seu grau de biodegradabilitat i solubilitat en aigua. Aquestes estructures plasmòniques poden emprar-se com a sensors d’un sol ús per a emissió Raman o per augmentar la intensitat de la llum emesa per un colorant.

Els cristalls fotònics i les arquitectures plasmòniques s'utilitzen en el camp de l’òptica per la seva capacitat de manipular la llum. En aquest treball s'aconsegueixen aquestes interessants propietats òptiques en un material biocompatible i biodegradable, la qual cosa obre nous camps d'aplicació fins ara inexplorats. L’estudi ha estat finançat pel projecte ENLIGHTMENT del Consell Europeu d’Investigació (ERC Starting Grant) i pel projecte Severo Ochoa de l’ICMAB.

Article de referència:
Hydroxypropyl cellulose photonic architectures by soft nanoimprinting lithography. André Espinha, Camilla Dore, Cristiano Matricardi, Maria Isabel Alonso, Alejandro R. Goñi, and Agustín Mihi. Nature Photonics.