Un team di ricercatori della State University of Pennsylvania (USA) e dell'Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha sviluppato una tecnica per replicare strutture biologiche, come ali di farfalla, su scala nanometrica. Il biomateriale risultante potrebbe essere utilizzato per realizzare strutture otticamente attive, come diffusori ottici per pannelli solari.

I colori degli insetti e la loro iridescenza (la capacità di cambiare colore a seconda dell'angolazione) o la loro capacità di apparire metallici sono determinati da minuscole strutture fotoniche di dimensioni nanometriche che si trovano nella loro cuticola. Gli scienziati si sono concentrati su queste biostrutture per sviluppare dispositivi con proprietà di emissione di luce che hanno appena presentato sulla rivista Bioispirazione e biomimetica .

"Questa tecnica è stata sviluppata presso il Materials Research Institute della State University of Pennsylvania e consente di realizzare repliche di strutture biologiche su scala nanometrica", Raúl J. Martín-Palma, spiega al SINC, docente presso il Dipartimento di Fisica Applicata dell'UAM e coautore dello studio.

I ricercatori hanno creato "repliche autoportanti di fragili, laminare, biomodelli chitinosi", questo è, copie delle nano strutture delle ali delle farfalle. L'aspetto di queste appendici solitamente dipende più dalla loro struttura periodica nanometrica (che determina il colore "fisico") che dai pigmenti nelle ali (che stabiliscono il colore "chimico").

Per creare nuovo biomateriale, il team ha utilizzato composti a base di germanio, Selenio e Stibium (GeSeSb) e ha impiegato una tecnica chiamata Conformal-Evaporated-Film-by-Rotation (CEFR), che combina l'evaporazione termica e la rotazione del substrato in una camera a bassa pressione. Hanno anche usato l'immersione in una soluzione acquosa di acido ortofosforico per dissolvere la chitina (sostanza che si trova tipicamente nell'esoscheletro di insetti e altri artropodi).

I metodi utilizzati fino ad oggi per replicare le biostrutture sono molto limitati quando si tratta di ottenere copie efficaci su scala nanometrica e spesso danneggiano la biostruttura originale perché utilizzati in atmosfere corrosive o ad alte temperature. La nuova tecnica supera "totalmente" questi problemi, in quanto si impiega a temperatura ambiente e non richiede l'utilizzo di sostanze tossiche.

Martín-Palma sottolinea che le strutture risultanti dalla replicazione del biomodello delle ali di farfalla potrebbero essere utilizzate per realizzare varie strutture otticamente attive, come diffusori ottici o coperture che massimizzano l'assorbimento della luce delle celle solari, o altri tipi di dispositivi. "Per di più, la tecnica può essere utilizzata per replicare altre strutture biologiche, come i gusci degli scarafaggi o gli occhi composti delle mosche, api e vespe, "dice il ricercatore.

Gli occhi composti di alcuni insetti sono validi candidati per un gran numero di applicazioni in quanto forniscono una grande visione angolare. "Lo sviluppo di telecamere in miniatura e sensori ottici basati su questi organi consentirebbe di installarli in piccoli spazi nelle automobili, telefoni cellulari e display, oltre ad avere usi in settori come la medicina (sviluppo di endoscopi) e la sicurezza (sorveglianza)", Martín-Palma dice.

Maggiori informazioni: Akhlesh Lakhtakia, Raúl J. Martín-Palma, Michael A. Motyka e Carlo G. Pantano. "Fabbricazione di repliche autoportanti di fragili, laminare, biomodelli chitinosi". Bioispirazione e biomimetica 4 (3):034001, settembre 2009.

Fonte:FECYT - Fondazione spagnola per la scienza e la tecnologia