Con una contrazione muscolare di una frazione di secondo, il polpo dagli anelli blu può modificare le dimensioni e il colore dei motivi omonimi sulla sua pelle per scopi di inganno, mimetizzazione e segnalazione. I ricercatori dell’Università della California, Irvine, hanno tratto ispirazione da questa meraviglia naturale per sviluppare una piattaforma tecnologica con capacità simili da utilizzare in una varietà di campi, tra cui quello militare, la medicina, la robotica e l’energia sostenibile.
Secondo i suoi inventori, i nuovi dispositivi resi possibili da questa innovazione beneficeranno di proprietà fluorescenti e spettroscopiche regolabili dinamicamente, facilità di produzione e potenziale di scalabilità su aree sufficientemente grandi da coprire veicoli, cartelloni pubblicitari e persino edifici. La creazione bio-ispirata è oggetto di uno studio pubblicato di recente su Comunicazioni sulla natura.
Hapalochlaena lunulata è una specie di polpo originaria dell’Oceano Pacifico occidentale e dell’Oceano Indiano. Utilizza un veleno neurotossico per stordire la preda e può allontanare i predatori con un lampo dei suoi anelli blu. Questi cerchi iridescenti su sfondo marrone sulla pelle della creatura sono ciò che ha attirato l’attenzione dei ricercatori dell’UCI.
“Siamo affascinati dai meccanismi alla base della capacità del polpo dagli anelli blu di cambiare rapidamente i segni della sua pelle tra lo stato nascosto e quello esposto”, ha affermato il coautore senior Alon Gorodetsky, professore di ingegneria chimica e biomolecolare dell’UCI. “Per questo progetto, abbiamo lavorato per imitare le abilità naturali del polpo con dispositivi realizzati con materiali unici che abbiamo sintetizzato nel nostro laboratorio, e il risultato è un sistema di inganno e segnalazione ispirato al polpo, semplice da fabbricare e che funziona a lungo quando viene utilizzato. continuamente e può anche ripararsi se danneggiato.”
L’architettura dell’innovazione richiede una pellicola sottile composta da anelli blu spiegazzati che circondano cerchi marroni – proprio come quelli del polpo – inseriti tra un elettrodo conduttore protonico trasparente più in alto e una membrana acrilica sottostante, con un altro elettrodo identico sotto.
Ulteriore creatività tecnica da parte dei ricercatori avviene a livello molecolare mentre esplorano l’uso degli aceni, che sono composti organici costituiti da anelli benzenici fusi linearmente. Secondo Gorodetsky, le molecole progettate simili al nonacene (con nove anelli fusi linearmente) utilizzate dal team contribuiscono a conferire alla piattaforma alcune delle sue eccezionali capacità.
“Per i nostri dispositivi, abbiamo concettualizzato e progettato una molecola simile al nonacene con un’architettura unica”, ha affermato la co-autrice Preeta Pratakshya, che ha recentemente conseguito il dottorato di ricerca. presso il Dipartimento di Chimica dell’UCI. “Gli aceni sono molecole di idrocarburi organici con una serie di caratteristiche vantaggiose, tra cui facilità di sintesi, caratteristiche elettroniche sintonizzabili e proprietà ottiche controllabili.”
Ha aggiunto: “Le nostre molecole simili ai nonaceni sono eccezionali tra gli aceni perché possono sopravvivere per anni di conservazione nell’aria e per più di un giorno di irradiazione continua con luce intensa nell’aria. Nessun altro acene espanso mostra questa stabilità combinata a lungo termine in condizioni così difficili”. .”
Secondo Gorodetsky, il tipo di molecole utilizzate per fabbricare lo strato dell’anello colorato di blu è ciò che conferisce ai dispositivi le loro caratteristiche più favorevoli, tra cui proprietà spettroscopiche regolabili, la facilitazione di una semplice produzione da banco e la stabilità dell’atmosfera ambientale sotto illuminazione.
“Il nostro coautore Sahar Sharifzadeh, professore di ingegneria elettrica e informatica dell’Università di Boston, ha dimostrato che le proprietà di risposta agli stimoli delle molecole possono essere previste computazionalmente, il che apre la strada alla scoperta di in silico progettazione di altre tecnologie di mimetizzazione”, ha detto Gorodetsky.
Nei test di laboratorio, molti dei quali svolti presso il California Institute for Telecommunications and Information Technology dell’UCI, il team ha scoperto che i dispositivi bioispirati potevano cambiare il loro aspetto visibile più di 500 volte con un degrado minimo o nullo, e potevano anche autoripararsi autonomamente senza che l’utente li utilizzasse. intervento.
Secondo Gorodetsky, è stato dimostrato che l’invenzione possiede una combinazione desiderabile di capacità nelle parti dell’ultravioletto, della luce visibile e del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico. Ciò consentirebbe ai dispositivi di mascherare altri oggetti dal rilevamento o di segnalare clandestinamente gli osservatori.
“La robustezza fotofisica e la processabilità generale della nostra molecola simile al nonacene – e presumibilmente delle sue varianti – apre opportunità per lo studio futuro di questi composti nel contesto dei tradizionali sistemi optoelettronici come i diodi emettitori di luce e le celle solari”, ha aggiunto Gorodetsky.
Insieme a Gorodetsky e Pratakshya in questo studio c’erano Chengyi Xu, Panyiming Liu, Reina Kurakake e Robert Lopez del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell’UCI; David Josh Dibble e Anthony Burke del Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare dell’UCI; Philip Denison del Dipartimento di Chimica dell’UCI; e Aliya Mukazhanova e Sharifzadeh dell’Università di Boston. L’Ufficio per la ricerca navale, la Defense Advanced Research Projects Agency e la National Science Foundation hanno fornito sostegno finanziario.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
