Il nanomateriale conferisce proprietà di cambiamento di colore ai robot

Un nuovo film fatto di nanoparticelle d’oro potrebbe permettere ai robot di adottare il tipo di mimetizzazione e proprietà di cambiamento di colore di creature come camaleonti e polpi. Il materiale è in grado di cambiare colore in risposta a qualsiasi tipo di movimento.

Il materiale è stato creato da scienziati della UC Riverside e è stato documentato in un articolo pubblicato su Nature Communications la scorsa settimana.

Questo materiale è diverso dagli altri utilizzati per mimare il cambiamento di colore in natura. Il film è in grado di cambiare in base a qualsiasi tipo di movimento, compresi piegamento e torsione. Questo materiale potrebbe essere applicato all’esterno dei robot, permettendo loro di entrare in ambienti pericolosi o impossibili per gli esseri umani.

Alcuni di questi ambienti potrebbero includere luoghi come fessure sottomarine estremamente difficili da raggiungere. Un altro dei possibili vantaggi di questo materiale è che i biologi potrebbero utilizzarlo per studiare gli animali in questi ambienti e le pressioni che subiscono.

Esistono altri materiali che hanno proprietà di cambiamento di colore basate sul movimento, ma il film di nanoparticelle d’oro può essere stampato e programmato per visualizzare pattern complessi.

Nanomateriali e magneti

I nanomateriali sono materiali che sono stati ridotti a dimensioni estremamente piccole. Possono essere grandi come un virus, che è di circa decine di nanometri di larghezza e lunghezza. Ci sono alcuni materiali specifici, come argento e oro, che hanno proprietà di cambiamento di colore basate sulla dimensione, sulla forma e sulla direzione in cui si trovano.

“Nel nostro caso, abbiamo ridotto l’oro a bacchette di dimensioni nanometriche. Sapevamo che se potevamo far puntare le bacchette in una direzione specifica, potevamo controllare il loro colore”, ha detto Yadong Yin, professore di chimica. “Se si trovano in una direzione, potrebbero apparire rosse. Spostarle di 45 gradi e cambiano in verde.”

Una delle sfide per il team di ricerca è stata quella di far galleggiare milioni di bacchette di oro nanometriche in una soluzione liquida, nonché farle puntare tutte nella stessa direzione e visualizzare un colore uniforme.

Per superare questo ostacolo, il team ha preso le bacchette di oro magnetico più grandi e ha fuso su di esse bacchette più piccole. La coppia è stata quindi encapsulata in uno scudo di polimero per mantenerle accanto, e poi i magneti sono stati utilizzati per controllare l’orientamento di entrambe le bacchette.

“Proprio come se si tiene un magnete sopra un mucchio di aghi, tutti puntano nella stessa direzione. È così che controlliamo il colore”, ha detto Yin.

Le bacchette di oro sono state essiccate in un film sottile e smettono di rispondere ai magneti dopo che la loro orientamento è stata fissata.

“Ma, se il film è flessibile, si può piegare e ruotare, e si vedranno ancora colori diversi mentre l’orientamento cambia”, ha detto Yin.

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Robot futuristici e autenticazione di valuta

L’obiettivo principale è utilizzare questo materiale su robot futuristici, ma ci sono altre applicazioni. Secondo il chimico della UC Riverside Zhiwei Li, che è il primo autore dell’articolo, il film può essere utilizzato su assegni o contanti e agire come una funzione di autenticazione. Quando il film è esposto alla luce normale, è grigio, ma attraverso l’uso di lenti polarizzate, appaiono pattern elaborati. Il movimento, come la torsione, può anche cambiare il contrasto di colore del film.

Il team di ricerca vede un numero infinito di applicazioni.

“Gli artisti potrebbero utilizzare questa tecnologia per creare dipinti affascinanti che sono estremamente diversi a seconda dell’angolo da cui vengono visti”, ha detto Li. “Sarebbe meraviglioso vedere come la scienza nel nostro lavoro potrebbe essere combinata con la bellezza dell’arte.”