I materiali sensibili agli stimoli possono rispondere alle forze fisiche con transizioni di fase strutturali. Questo vale anche per le miscele biopolimero-tensioattivo, ora riporta uno studio di scienziati tedeschi e cinesi. Sorprendentemente, le fasi di nuova adozione persistono dopo la rimozione dello stress e possono essere rilevate da una semplice tecnologia di lettura ottica. Il rilevamento biometrico delle impronte digitali è un'applicazione interessante per questa tecnologia. I risultati sono pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie .

I cristalli liquidi sono molecole di forma anisotropa che possono adottare fasi ordinate distinte, a seconda delle condizioni fisiche. Temperatura, pressione, o la carica può produrre cambiamenti di colore, interruttori buio-luce, o un aspetto birifrangente, tutto ciò rappresenta cambiamenti nell'ordine molecolare. Tali transizioni possono verificarsi anche nei gel, e anche nei saponi con transizioni micellari. Il sistema chimico sviluppato da Andreas Herrmann presso l'Università di Groningen, Paesi Bassi, e colleghi dell'Accademia cinese delle scienze, è un complesso di un polipeptide sovralimentato con un tensioattivo cationico. Il liquido viscoso ha adottato modelli di birifrangenza dopo essere stato semplicemente toccato, per rivelare dettagli come quelli di un'impronta digitale.

Cercando di esplorare il comportamento dei fluidi biologici, gli scienziati hanno progettato una serie di polipeptidi sovralimentati che formano materiali biologici morbidi con proprietà interessanti quando accoppiati con molecole che forniscono la carica opposta. I polipeptidi sovralimentati consistevano in cinque unità ripetitive di amminoacidi con uno o due residui di acido glutammico caricati negativamente all'interno di ciascuna unità. Come tensioattivo cationico, i ricercatori hanno progettato un azobenzene aromatico con una carica positiva da un lato e una catena idrofoba dall'altro. sommati insieme, il polipeptide e il tensioattivo formavano una gocciolina liquida polipeptidica ricca di acqua con una tonalità arancione. In questo liquido gli scienziati non hanno trovato alcun ordine molecolare, birifrangenza, o modello di diffrazione, e semplicemente un fluido viscoso isotropo.

Una forza di taglio ha stimolato una risposta diversa. L'acqua che scorre o il tocco di un dito ha reso il campione birifrangente, e modelli ordinati erano evidenti, hanno riferito gli autori. Queste strutture ordinate assomigliavano alle fasi liquido cristalline liotropiche a lungo raggio tipiche delle miscele contenenti tensioattivi. Sorprendentemente, quell'ordine persisteva, anche dopo aver rimosso la cesoia. Un microscopio ottico polarizzato ha rilevato modelli di birifrangenza che hanno registrato in modo sensibile la trama dello strumento di applicazione del taglio. In altre parole, le minuzie, le creste e le linee sulla punta delle dita che costituiscono un'impronta digitale, sono stati ben rappresentati nelle micrografie di polarizzazione.

Questa notevole scoperta suggerisce che il fluido polipeptidico sovralimentato potrebbe, in linea di principio, essere utilizzato per il rilevamento biometrico. Considerando che i moderni sensori di impronte digitali che non si basano sulla stampa a inchiostro si basano su un'elettronica finemente regolata, gli scienziati presentano una configurazione diversa con la lettura della birifrangenza microscopica. Però, le condizioni esatte per le transizioni di fase nel materiale e i meccanismi sottostanti devono ancora essere esplorati, osservano gli autori.