La luce blu brillante (a sinistra) sul fluido ha fatto sì che passasse a una fase di alta permettività dielettrica, mentre la luce verde su di esso (a destra) ha invertito il cambiamento. Credito:H. Nishikawa et al , CC DI 4.0
Tre ricercatori RIKEN hanno creato un liquido la cui risposta a un campo elettrico può essere regolata sulla gamma più ampia di qualsiasi materiale conosciuto. Il fluido potrebbe trovare impiego in varie applicazioni, inclusa l'elettronica indossabile.
Il modo in cui i materiali rispondono a un campo elettrico varia ampiamente. Alcune ceramiche, plastiche e vetri mostrano risposte ampie perché sono costituite da molecole polari, che hanno parti positive e negative. Quando viene applicato un campo elettrico, le molecole si allineano con il campo elettrico. Al contrario, un campo elettrico ha un effetto molto limitato sui materiali che hanno molecole non polari come l'aria e la maggior parte dei materiali organici.
Questa risposta è misurata da un numero noto come permittività dielettrica:l'aria ha una permittività dielettrica molto vicina a uno, mentre i materiali con risposte elevate hanno valori nell'ordine delle migliaia.
Ora, Hiroya Nishikawa, Koki Sano e Fumito Araoka, tutti al RIKEN Center for Emergent Matter Science, hanno sviluppato un liquido la cui permittività dielettrica può variare da 200 a 18.000 in appena mezzo minuto quando viene illuminata dalla luce.
Il trio lo ha realizzato combinando due molecole. La prima molecola è un cristallo liquido che ha due fasi:una con una bassa permittività dielettrica e l'altra con una estremamente alta. La seconda molecola è sensibile alla luce. Quando la luce blu è stata illuminata sulla molecola combinata, è passata dalla fase a bassa permittività dielettrica a quella alta; quando la luce verde è stata illuminata sul fluido ha invertito la situazione, riportandolo alla fase di bassa permissività dielettrica.
Poiché un'elevata permittività dielettrica è importante per creare condensatori che immagazzinano molta carica elettrica, il fluido potrebbe essere utilizzato in applicazioni che richiedono condensatori variabili. "Se volessi ottenere una capacità così elevata, avresti bisogno di un condensatore appositamente progettato", afferma Araoka. "Ma potremmo realizzare un'elevata capacità semplicemente inserendo il materiale tra gli elettrodi perché il fluido ha una permittività dielettrica così elevata."
Nel loro studio pubblicato su Nature Communications , il team ha dimostrato un'applicazione del fluido accoppiandolo con un generatore di suoni e utilizzandolo per modificare l'intonazione del suono su un'ampia gamma quando illuminavano il fluido.
Il meccanismo dietro l'elevata permittività dielettrica è un mistero. "Attualmente non abbiamo idea di come si realizzi questa elevata permittività dielettrica", afferma Araoka. "Quindi vorremmo scoprire il motivo."
Il team vuole anche utilizzare il fluido per creare dispositivi elettronici flessibili. "Nel presente studio, abbiamo utilizzato un substrato di vetro", afferma Nishikawa. "Ma possiamo sostituirlo con una pellicola flessibile per creare dispositivi che possono essere indossati sulla pelle". + Esplora ulteriormente
