(Phys.org)—I ricercatori si sono rivolti alle ali di cicala per progettare superfici con proprietà altamente antiriflesso, che hanno potenziali applicazioni per le celle solari, superfici invisibili, materiali antiappannanti, e altre applicazioni ottiche.

Come i ricercatori Imran Zada ​​et al. alla Shanghai Jiao Tong University in Cina spiegano in un recente numero di Lettere di fisica applicata , le ali di cicala hanno strutture su scala nanometrica che conferiscono loro eccezionali proprietà antiriflesso, consentendo loro di trasmettere o assorbire quasi il 100% della luce visibile. Quando si tratta di celle solari, le proprietà antiriflesso giocano un ruolo importante poiché assorbire più luce porta a una migliore prestazione complessiva.

Nella loro carta, i ricercatori spiegano come hanno fabbricato una superficie di biossido di silicio (un materiale poco costoso che è comunemente usato per realizzare finestre e obiettivi per fotocamere) con lo stesso modello nanostrutturato delle ali di cicala (che sono fatte principalmente di chitina) usando le ali come modello. Trattando le ali di cicala biologica in una soluzione contenente biossido di silicio, quindi esponendo le ali trattate ad ultrasuoni ad alta intensità, e infine lasciare che le ali si solidifichino in modo che le ali possano essere separate dal materiale di biossido di silicio, i ricercatori sono stati in grado di fabbricare superfici biomorfe di biossido di silicio con lo stesso modello nanostrutturato delle ali di cicala.

"Il nostro lavoro dimostra che il biossido di silicio con una struttura antiriflesso può essere fabbricato direttamente dalle ali di cicala attraverso un metodo ad ultrasuoni assistito da sol-gel semplice ed economico, " ha detto il coautore Wang Zhang della Shanghai Jiao Tong University Phys.org . "Il materiale mostra un'elevata prestazione di proprietà antiriflesso nella gamma di lunghezze d'onda visibili a un'ampia gamma di angoli di incidenza".

I test hanno rivelato che le nuove superfici hanno una riflettanza molto bassa, assorbendo appena lo 0,3% della luce visibile. Le proprietà di riflettanza variano a seconda dell'angolo di incidenza della luce, però, e aumentare al 3,3% con l'aumentare degli angoli di incidenza della luce. I ricercatori spiegano che le buone proprietà antiriflesso derivano dal pattern nanostrutturato delle ali, in cui le dimensioni delle nanostrutture sono inferiori alla lunghezza d'onda della luce. Questo modello crea un profilo di indice di rifrazione graduato continuamente dall'aria alla superficie del materiale, che essenzialmente fornisce un percorso ai raggi di luce per entrare nel materiale e impedisce loro di riflettersi indietro.

Sebbene le ali di cicala siano naturalmente superidrofobiche, i ricercatori sono stati in grado di sintonizzare questa proprietà sulla superficie del biossido di silicio modificandone la composizione chimica, trasformandolo in un materiale idrofilo. Con proprietà idrofile, la superficie forma facilmente legami idrogeno con molecole d'acqua. In combinazione con le proprietà antiriflesso del materiale, questo ha l'effetto di prevenire la formazione di nebbia, suggerendo potenziali applicazioni per materiali ottici antiappannanti e autopulenti. I ricercatori hanno in programma di esplorare questo tipo di applicazioni in lavori futuri.

"Nel futuro, il nostro lavoro è diretto alla fabbricazione di materiali ad alto indice di rifrazione con strutture antiriflesso per studiarne le proprietà multifunzionali, come antiriflesso, attività antibatterica, e superidrofobicità, " disse Zhang.

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