20.05.2020 - University of Surrey

Bonito como un pavo real: La gema para la próxima generación de sensores inteligentes

El método representa un enfoque simple, barato y escalable para producir ópalos sintéticos multifuncionales con infusión de grafeno

Los científicos se han inspirado en la biomímesis de las alas de las mariposas y las plumas de los pavos reales para desarrollar un material innovador parecido al ópalo que podría ser la piedra angular de la próxima generación de sensores inteligentes.

Un equipo internacional de científicos, dirigido por las Universidades de Surrey y Sussex, ha desarrollado cristales fotónicos flexibles que cambian de color y que podrían utilizarse para desarrollar sensores que avisen de la próxima vez que se produzca un terremoto.

Los sensores, que se pueden llevar puestos, son robustos y de bajo costo y pueden responder sensiblemente a la luz, la temperatura, la tensión u otros estímulos físicos y químicos, lo que los convierte en una opción extremadamente prometedora para aplicaciones de detección visual inteligente y rentable en una serie de sectores, entre ellos el de la salud y la seguridad alimentaria.

En un estudio publicado por la revista Advanced Functional Materials, los investigadores esbozan un método para producir cristales fotónicos que contienen una minúscula cantidad de grafeno, lo que da como resultado una amplia gama de cualidades deseables con resultados directamente observables a simple vista.

De color verde intenso bajo la luz natural, los sensores extremadamente versátiles cambian de color a azul cuando se estiran o se vuelven transparentes después de ser calentados.

La Dra. Izabela Jurewicz, profesora de física de la materia blanda en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Físicas de la Universidad de Surrey, dijo: "Este trabajo proporciona la primera demostración experimental de ópalos basados en polímeros mecánicamente robustos pero blandos, independientes y flexibles, que contienen grafeno prístino exfoliado en solución. Mientras que estos cristales son hermosos de ver, también estamos muy emocionados por el enorme impacto que podrían hacer en la vida de las personas".

Alan Dalton, Profesor de Física Experimental en la Escuela de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, dijo: "Nuestra investigación aquí se ha inspirado en las asombrosas habilidades de biomímesis en las alas de las mariposas, plumas de pavo real y caparazones de escarabajos, donde el color proviene de la estructura y no de los pigmentos. Mientras que la naturaleza ha desarrollado estos materiales a lo largo de millones de años, nosotros nos estamos poniendo al día lentamente en un período mucho más corto."

Entre sus muchas aplicaciones potenciales están:

  • Los sensores son capaces de dar una indicación visual si los productos perecederos, como los alimentos o los productos farmacéuticos, han experimentado historias indeseables de tiempo y temperatura. Los cristales son extremadamente sensibles incluso a un pequeño aumento de la temperatura entre 20 y 100 grados C.
  • Análisis de huellas dactilares - Sus características de memoria de forma sensible a la presión son atractivas para las aplicaciones biométricas y de lucha contra la falsificación. Al presionar los cristales con un dedo desnudo pueden revelarse huellas dactilares con gran precisión que muestran crestas bien definidas de la piel.
  • Bio-sensores - Los cristales fotónicos pueden ser usados como andamios de tejido para entender la biología humana y las enfermedades. Si se funcionaliza con biomoléculas podría actuar como dispositivos de prueba de alta sensibilidad para virus respiratorios en puntos de atención, ofreciendo sistemas de biosensores baratos, fiables y fáciles de usar.
  • Monitoreo de la salud y la biotecnología - La respuesta mecanocrómica de los sensores permite su aplicación como sensores corporales que podrían ayudar a mejorar la técnica en los deportistas.
  • Seguridad en la atención sanitaria - Los científicos sugieren que los sensores podrían utilizarse en una pulsera que cambia de color para indicar a los pacientes si su médico se ha lavado las manos antes de entrar en una sala de examen.

La investigación se basa en la experiencia del Grupo de Física de Materiales (Universidad de Sussex) en el procesamiento de líquidos de nanomateriales bidimensionales, la experiencia del Grupo de Materia Suave (Universidad de Surrey) en coloides de polímeros y la combina con la experiencia del Instituto de Tecnología Avanzada en el modelado óptico de materiales complejos. Ambas universidades están trabajando con la empresa Advanced Materials Development (AMD) Ltd., con sede en Sussex, para comercializar la tecnología.

Joseph Keddie, Profesor de Física de Materia Suave en la Universidad de Surrey, dijo: "Las partículas de polímero se utilizan para fabricar objetos cotidianos como tintas y pinturas. En esta investigación, fuimos capaces de distribuir finamente el grafeno a distancias comparables a las longitudes de onda de la luz visible y mostramos cómo al añadir cantidades diminutas del material maravilla bidimensional se obtienen nuevas capacidades emergentes".

John Lee, CEO de Advanced Materials Development (AMD) Ltd, dijo: "Dada la versatilidad de estos cristales, este método representa un enfoque simple, barato y escalable para producir ópticos sintéticos multifuncionales con infusión de grafeno y abre aplicaciones emocionantes para la novedosa fotónica basada en nanomateriales. Estamos muy entusiasmados de poder llevarlo al mercado en un futuro próximo".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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