El nanomaterial que le da piel de camaleón a los robots

A diferencia de otros materiales que intentan emular los cambiadores de color de la naturaleza, este puede responder a cualquier tipo de movimiento, como doblarse o torcerse. Los robots cubiertos en él podrían ingresar a espacios que podrían ser peligrosos o imposibles para los humanos, y ofrecer información solo en función de su apariencia.

Por ejemplo, un robot camuflado podría entrar en grietas submarinas de difícil acceso. Si el robot cambia de color, los biólogos podrían conocer las presiones que enfrentan los animales que viven en estos entornos.

Aunque algunos otros materiales que cambian de color también pueden responder al movimiento, este puede imprimirse y programarse para mostrar patrones diferentes y complejos que son difíciles de replicar. Los científicos de UC Riverside que crearon este nanomaterial documentaron su proceso en un artículo de Nature Communications publicado la semana pasada.

Los nanomateriales son simplemente materiales que se han reducido a una escala extremadamente pequeña: decenas de nanómetros de ancho y largo, o aproximadamente del tamaño de un virus. Cuando los materiales como la plata o el oro se vuelven más pequeños, sus colores cambiarán dependiendo de su tamaño, forma y dirección.

"En nuestro caso, redujimos el oro a varillas de tamaño nano. Sabíamos que si podíamos hacer que las varillas apuntaran en una dirección particular, podríamos controlar su color", dijo el profesor de química Yadong Yin. "Mirando hacia un lado, pueden aparecer rojos. Muévalos 45 grados y cambiarán a verde".

El problema al que se enfrentó el equipo de investigación fue cómo tomar millones de nanorods de oro flotando en una solución líquida y lograr que todos apunten en la misma dirección para mostrar un color uniforme.

Su solución fue fusionar nanorods magnéticos más pequeños en los más grandes de oro. Las dos barras de diferentes tamaños fueron encapsuladas en un escudo de polímero, para que permanecieran una al lado de la otra. De esa forma, la orientación de ambas barras podría controlarse mediante imanes.

"Al igual que si sostienes un imán sobre una pila de agujas, todas apuntan en la misma dirección. Así es como controlamos el color", dijo Yin.

Una vez que los nanorods se secan en una película delgada, su orientación se fija en su lugar y ya no responden a los imanes. "Pero, si la película es flexible, puede doblarla y rotarla, y seguirá viendo diferentes colores a medida que cambie la orientación", dijo Yin.

Otros materiales, como las alas de mariposa, son brillantes y coloridos en ciertos ángulos, y también pueden cambiar de color cuando se ven desde otros ángulos. Sin embargo, esos materiales se basan en microestructuras ordenadas con precisión, que son difíciles y caras de fabricar para grandes áreas. Pero esta nueva película se puede hacer para recubrir la superficie de cualquier objeto de tamaño tan fácilmente como aplicar pintura en aerosol en una casa.

Aunque los robots futuristas son una aplicación definitiva de esta película, se puede usar de muchas otras maneras. El químico de UC Riverside, Zhiwei Li, el primer autor de este artículo, explicó que la película se puede incorporar en cheques o efectivo como una función de autenticación. Bajo iluminación normal, la película es gris, pero cuando se pone gafas de sol y se mira a través de lentes polarizadas, se pueden ver patrones elaborados. Además, el contraste de color de la película puede cambiar dramáticamente si gira la película.

Las aplicaciones, de hecho, solo están limitadas por la imaginación. "Los artistas podrían usar esta tecnología para crear pinturas fascinantes que son muy diferentes dependiendo del ángulo desde el que se ven", dijo Li. "Sería maravilloso ver cómo la ciencia en nuestro trabajo podría combinarse con la belleza del arte".

Demonstration of UC Riverside-designed film under various physical and lighting conditions. Credit: UCR/Yadong Yin