La natura produce una gamma sorprendente di materiali modellati, dalle creste sensibili sulla punta delle dita di una persona alle macchie mimetiche di un ghepardo. Sebbene i modelli della natura sorgano spontaneamente durante lo sviluppo, creare motivi su materiali sintetici è più laborioso. Ora, ricercatori che riferiscono in Scienze Centrali ACS hanno trovato un modo semplice per realizzare materiali modellati aventi microstrutture complesse con variazioni meccaniche, proprietà termiche e ottiche, senza la necessità di maschere, stampi o stampanti.

Negli animali, i modelli si formano prima della nascita in risposta a segnali geneticamente controllati che spesso variano in concentrazione lungo un gradiente. In contrasto, gli approcci di produzione tradizionali per la creazione di modelli e strutture comportano più passaggi, come l'assemblaggio strato per strato, litografia, stampaggio o fusione. Jeffrey Moore, Nancy Sotto, Philippe Geubelle e colleghi volevano sviluppare un metodo di patterning spontaneo più simile al processo biologico.

Il team ha posizionato una soluzione di diciclopentadiene monomero in un canale e poi ha riscaldato un'estremità del canale. Il calore ha attivato un catalizzatore di rutenio, che ha causato la polimerizzazione del monomero, generando più calore che viaggiava lungo il canale. Ciò ha continuato ad accadere fino a quando non è stato consumato tutto il monomero disponibile nella regione. Infine, il calore si è spostato più in basso nel canale fino a un punto in cui era presente monomero fresco, e il processo è ricominciato.

Con questa tecnica, il team ha prodotto resine con creste regolari, e controllavano l'altezza e la distanza delle creste regolando la temperatura iniziale della soluzione. Utilizzando un diverso monomero o aggiungendo altri composti alla soluzione, i ricercatori hanno creato materiali con modelli di colore e rigidità. Il nuovo metodo potrebbe un giorno essere utilizzato per creare una varietà di nuovi materiali "intelligenti", dai battistrada di pneumatici o scarpe all'elettronica e ai biomateriali, dicono i ricercatori.