Un camaleón plasmónico que cambia de color en función del entorno

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Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

En los últimos años se han puesto de moda entre los físicos y químicos de materia condensada las capas de invisibilidad que descubrimos en Harry Potter. En las reales se emplean unos componentes conocidos como metamateriales que lo que hacen realmente es desviar de forma adecuada los haces de luz que inciden sobre la capa.

Pero como las capas de momento solo parecen funcionar con algo de efectividad en el rango de las microondas, lo siguiente mejor para pasar desapercibido sería tener un camuflaje adaptativo como los camaleones. Se pueden hacer usando pantallas reflectoras del estilo de las que usan los lectores de libros electrónicos. Algunos de estos dispositivos pueden generar una variedad suficiente de colores, pero para hacerlo necesitan estructuras de muchas capas, lo que reduce la capacidad de reflexión y dan una apariencia mate, lo que reduce su eficacia.

Existe otra posibilidad: las nanoestructuras plasmónicas de metales. Si la luz incide sobre estos materiales con la longitud de onda correcta, o lo que es lo mismo, con el color correcto, se encuentra con una oscilación colectiva de los electrones de la estructura (que es lo que conocemos como plasmón) que hace que se refleje. Ajustando el tamaño y la composición de las nanoestructuras controlamos el color de la luz que se refleja. Pero hay un inconveniente: los sistemas de fabricación habituales hacen que la estructura sea fija, esto es, siempre refleja el mismo color.

Ahora un equipo de investigadores encabezado por Guoping Wang, de la Universidad Sun Yat-Sen (China), ha desarrollado una forma de producir nanoestructuras plasmónicas metálicas de color ajustable. Los investigadores presentan sus resultados en ACS Nano.

Las nanoestructuras consisten en una capa de cúpulas de oro recubiertas por un gel que contiene iones de plata. El conjunto se coloca entre dos electrodos. Al aplicar un voltaje positivo entre los electrodos los iones de plata se unen a las cúpulas de oro, cambiando la reflectividad plasmónica característica del rojo al verde y, finalmente, al azul; cambiando el signo del voltaje se consigue que la reflectividad vuelva a la parte roja del espectro.

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Para demostrar el efecto del cambio de color los investigadores aplicaron un montón de células construidas de esta manera a un camaleón mecánico que tenía sensores de color por ojos. Conforme el camaleón rodaba por delante de un fondo coloreado con los tres colores básicos sucesivamente, los sensores detectaban el color frente al que se encontraba y cambiaba los colores de las células automáticamente.

Las aplicaciones imaginables son muchas y variadas. Entre ellas cambiar el color del coche o del móvil en función de nuestro humor y, obviamente, las militares. Los investigadores aún tienen que refinar el mecanismo de fabricación y asegurarse de que el sistema podría reproducir el blanco y negro. Si lo consiguen puede que estén allí, pero que no podamos verlos.

Referencia:

G. Wang et al (2016) Mechanical Chameleon through Dynamic Real-Time Plasmonic Tuning ACS Nano DOI: 10.1021/acsnano.5b07472

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Esta entrada participa en el LV Carnaval de Química alojado en el blog La Ciencia de la vida de @biogeocarlos.

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