I ricercatori dell'Università di Tampere e dell'Università di Aalto hanno sviluppato fibre ottiche da metilcellulosa, un derivato della cellulosa comunemente usato. La scoperta apre nuove strade alle fibre ottiche a breve distanza utilizzando una lavorazione delle fibre sostenibile e rispettosa dell'ambiente. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Piccolo .

Le fibre ottiche in vetro di silice all'avanguardia possono trasportare segnali luminosi per decine di chilometri con perdite ottiche molto basse e fornire reti di comunicazione ad alta capacità. Però, la loro fragilità, la bassa elasticità e l'intensità energetica li rendono meno adatti per applicazioni e dispositivi locali a corto raggio come quello automobilistico, elettrodomestici digitali, tessuti, chirurgia laser, endoscopia e dispositivi impiantabili basati su fibre ottiche. La soluzione sostenibile a questi problemi può essere trovata nelle fibre ottiche a base di biopolimeri.

"L'ampia disponibilità di materie prime cellulosiche offre un'eccellente opportunità per svelare il potenziale nascosto dei materiali rinnovabili per applicazioni pratiche attraverso percorsi di lavorazione delle fibre sostenibili, "dice il Professore Associato Nonappa, il cui team di ricerca presso l'Università di Tampere sta sviluppando fibre ottiche a base di biopolimeri per applicazioni a breve distanza.

Convenzionalmente, le fibre ottiche polimeriche o plastiche sono utilizzate per applicazioni a breve distanza, ma il loro trattamento può comportare temperature relativamente elevate e l'uso di trattamenti chimici pericolosi.

"Utilizzando idrogel di metilcellulosa, abbiamo dimostrato che le fibre ottiche possono essere prodotte a temperatura ambiente utilizzando un semplice metodo di estrusione senza reticolanti chimici. Le fibre risultanti sono altamente trasparenti, meccanicamente robusto, flessibile e mostra una bassa perdita ottica, "Nonappa afferma.

Fibre ottiche a base di biopolimeri adatte a sensori multifunzionali

Oltre alla pura trasmissione del segnale luminoso, le fibre ottiche di metilcellulosa possono essere opportunamente modificate e funzionalizzate.

"La matrice di idrogel consente l'aggiunta diretta di varie molecole e nanoparticelle senza compromettere le proprietà meccaniche o le capacità di propagazione della luce delle fibre rendendole adatte a sensori multifunzionali, " dice il ricercatore di dottorato Ville Hynninen, il primo autore del saggio.

Per esempio, incorporando una frazione di massa estremamente bassa di nanocluster d'oro rivestiti di proteine ​​​​prodotte fibre ottiche luminescenti, e fungeva anche da sensore di ioni metallici tossici a base di fibre.

Globale, i risultati presentati e l'abbondanza di derivati ​​cellulosici e materie prime incoraggiano ulteriori ricerche e ottimizzazioni di componenti e dispositivi ottici derivati ​​dalla cellulosa.

"Fibre ottiche composite nanocluster-metilcellulosa luminescenti con basso coefficiente di attenuazione e alta fotostabilità" è stato pubblicato in Piccolo .