Científicos construyen tecnología de camuflaje con cristales líquidos que funcionan como células de pulpo
Los científicos dicen que la tecnología puede tener aplicaciones en la criptografía, la óptica y la robótica
Los científicos han desarrollado una versión artificial de las células de pulpos y calamares que permiten a estas criaturas marinas imitar los colores y patrones de su entorno para desaparecer en un instante.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania creen que eso puede conducir a nuevas aplicaciones de camuflaje en robótica, arquitectura y en otros campos como la criptografía y la óptica.
Según los investigadores, los cromatóforos son células especiales de pulpos y calamares que pueden expandir y retraer placas reflectantes internas en respuesta a estímulos externos. También les permiten a estos moluscos camuflarse con el entorno y comunicar signos de agresión o disposición para aparearse.
En su nuevo estudio, publicado en la revista Nature Materials, los ingenieros utilizaron membranas finas y flexibles, hechas de una red de polímeros de cristales líquidos, para construir un cromatóforo artificial.
Tal cromatóforo posibilitará cambiar, cuando se le pida, los colores instantáneamente entre una gama que varía desde un casi infrarrojo, pasando por lo visible, hasta un ultravioleta.
En el estudio se describe que las membranas están situadas sobre pequeñas cavidades dispuestas en una rejilla, y cada una de esas cavidades se puede inflar a una presión precisa. Cuando se infla una cavidad, la membrana se estira, con lo que se encoge su grosor y su color aparente cambia.
Mientras que los materiales que cambian de color gracias a mecanismos similares habían necesitado de una deformación del 75 por ciento para cambiar de rojo a azul, las nuevas membranas requieren una cantidad de presión equivalente a un toque suave para cambiar sus colores a cualquiera dentro del espectro visible.
Los científicos dicen que era imposible utilizar los diseños anteriores que incorporaron este mecanismo en entornos con dimensiones fijas, como pantallas o ventanas, pero dado que los cromatóforos artificiales necesitan menos del 20 por ciento de deformación, creen que se pueden organizar como píxeles en un monitor LCD.
“Al observar cómo algunos animales han evolucionado el color estructural, nos dimos cuenta de que tenían células elásticas que funcionaban como píxeles en una pantalla y que potencialmente podríamos adoptar un enfoque similar”, dijo el autor principal del estudio, Shu Yang, en un comunicado.
La tecnología, explican los científicos, se basa en el fenómeno que da a las alas de mariposa y las plumas de pavo real una iridiscencia más brillante que la que proporcionan los colores basados en colorantes o pigmentos.
Este fenómeno de color estructural, que ocurre cuando la luz interactúa con las características microscópicas de una superficie, se recrea en el estudio mediante cristales líquidos.
Cuando se infla una cavidad en la visualización, su membrana se estira. Esto reduce el tono del cristal líquido dentro de la membrana y cambia la longitud de onda de la luz que se refleja hacia el espectador.
Mediante un registro de la presión precisa necesaria para que cada uno de los cromatóforos artificiales adquiera el color deseado, los ingenieros pudieron programarlos como los píxeles de una pantalla.
“Quería generar los colores rojo, verde y azul simultáneamente en una operación simple, así que conecté cavidades de diferentes anchos al mismo canal de aire. Esto significa que, a pesar de ser sometidas a la misma presión, el grado de deformación y el color varían de píxel a píxel, lo que reduce la complejidad del dispositivo en general”, explicó Kim Se-Um, coautora del estudio.
El prototipo de los investigadores podría producir patrones de tablero de ajedrez de siete por cinco que imiten el sombreado y la textura de una superficie circundante.
Planean hacer demostraciones con visualizaciones en 3D, así como ventanas “inteligentes” que responden a la temperatura ambiente cambiando de color.
“Estos materiales blandos pueden encontrar usos en distintas aplicaciones como la criptografía, la óptica adaptativa y la robótica blanda”, escribieron los investigadores.