En el colorido mundo en el que vivimos, los colores son importantes no solo para la estética y el placer, sino también para la comunicación, la señalización y la seguridad. Los colores se producen a través de la absorción de luz por las moléculas - colores pigmentarios - o la dispersión deluz por nanoestructuras - colores estructurales.
Los colores estructurales permiten la creación de un espectro de colores que no se desvanecen sin pigmentos, reemplazando potencialmente óxidos metálicos tóxicos y pigmentos orgánicos. Sin embargo, existen desafíos. Muchos colores estructurales tradicionales son iridiscentes y, por lo tanto, no son útiles para pantallas de gran angular.Se ha encontrado que los ejemplos de colores estructurales no iridiscentes carecen de suficiente saturación de color en ausencia de materiales absorbentes para reducir la dispersión incoherente.
Se han utilizado nanopartículas de concha de núcleo con un índice de refracción de concha RI similar al agua para ajustar el espacio entre los núcleos para lograr una dispersión óptima para colores no iridiscentes, pero solo en solución. Aunque tanto de abajo hacia arriba como de arribaLos métodos de reducción se han utilizado ampliamente, existe una demanda de un proceso escalable para la producción en masa de colores estructurales.
En esta investigación, los científicos de la Universidad de Akron, la Universidad Northwestern y la Universidad de Gante demuestran una solución factible para producir colores estructurales inspirados en plumas de aves. Sus hallazgos han sido publicados en Avances científicos , una revista en línea de acceso abierto establecida por Science.
La naturaleza proporciona muchos ejemplos espectaculares de colores estructurales, como plumas de ala de pato y plumas de pavo salvaje. En la continuación de su investigación anterior que deshizo las propiedades fundamentales de la melanina, una familia de pigmentos naturales que se encuentran en la piel, el cabello, los ojos y la piel.plumaje de aves de colores brillantes: estos ejemplos sirvieron como bioinspiración para el diseño de nanopartículas de melanina sintética con núcleo para la producción de colores estructurales brillantes.
La melanina ha existido durante millones de años. "La melanina es un biomaterial importante que hasta ahora se ha subutilizado en la ciencia de los materiales y las aplicaciones tecnológicas", afirma el Dr. Ali Dhinojwala, profesor de ciencias de polímeros de HA Morton y uno de los principales investigadores deel proyecto.
En esta investigación más reciente, el equipo descubrió que pequeños paquetes de melanina sintética producen color estructural cuando se empaquetan en partículas esféricas semiordenadas. El color estructural se produce a través de la interacción de la luz con materiales que tienen patrones en un submicrónescala, que refleja la luz para hacer que algunas longitudes de onda sean más brillantes y otras más oscuras.
"La química que usamos para hacer estas partículas se basa en el ingrediente principal que se usa para producir melanina", dijo Dhinojwala. "Luego tomamos estas partículas de melanina y las autoensamblamos en una estructura usando un proceso muy sencillo. Essimilar a las cosas que vemos en nuestros hogares, como mezclar aceite y agua para crear emulsiones. Esas emulsiones esencialmente nos permiten ensamblar estas partículas en tintas fotónicas que llamamos suprabolas fotónicas ".
Estas nanopartículas se autoensamblaron utilizando un proceso de emulsión inversa de un recipiente, continuó Ming Xiao, actualmente investigador postdoctorado. "Resultó en suprabolas brillantes y no iridiscentes. Con la combinación de solo dos ingredientes, melanina sintética y sílice, podemos generar un espectro completo de colores. El uso de melanina como material central puede aumentar el brillo y la saturación de las suprabolas debido a su combinación única de alto IR y absorción de luces de banda ancha. Además, la melanina es biocompatible y puede disiparse casi90% de la radiación UV en calor dentro de un nanosegundo, lo que hace que las suprabolas a base de melanina sean adecuadas para cosméticos o tintas resistentes a los rayos UV ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Akron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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