(PhysOrg.com) -- File di minuscole cornee di mosca carnaria sollevate possono essere la chiave per una facile produzione di superfici biomimetiche, superfici che imitano le proprietà dei tessuti biologici, secondo un team di ricercatori della Penn State.

"La bioreplicazione è iniziata intorno al 2001 o 2002, " disse Akhlesh Lakhtakia, Godfrey Binder Professore di Ingegneria e Meccanica. "Tutte le tecniche attualmente disponibili non favoriscono le repliche di massa. In molti casi puoi fare tutte le repliche che vuoi, ma hai bisogno di un insetto per ogni replica. Questo non va bene per scopi industriali".

Lakhtakia, lavorando con Drew Patrick Pulsifer, studente laureato in scienze ingegneristiche e meccaniche; Carlo G. Pantano, illustre professore di scienza e ingegneria dei materiali e direttore del Materials Research Institute di Penn State; e Raúl José Martín-Palma, professore di fisica applicata, Universidad Autónomia de Madrid, Spagna, ha sviluppato un metodo per creare stampi o matrici su macroscala che conservano le caratteristiche su scala nanometrica.

"Avevamo bisogno di un oggetto abbastanza grande da manipolare che avesse ancora caratteristiche su scala nanometrica, " ha detto Lakhtakia.
I ricercatori hanno scelto gli occhi dei moscerini perché hanno potenziali applicazioni nella produzione di celle solari. I mosconi hanno occhi composti che sono approssimativamente emisferici; ma dentro quella semisfera, la superficie è ricoperta da occhi esagonali in macroscala con caratteristiche su scala nanometrica.

"Questi occhi sono perfetti per realizzare celle solari perché raccolgono più luce solare da un'area più ampia piuttosto che solo la luce che cade direttamente su una superficie piana, " ha detto Lakhtakia.

Però, per lavorare in un manufatto, la superficie deve mantenere il disegno complessivo con sufficiente dettaglio.

I ricercatori hanno fissato le cornee delle mosche su un substrato di vetro e hanno riempito la parte posteriore delle cornee con polidimetilsilossano, un polimero organico a base di silicone, in modo che il rivestimento metallico che applicano non coli dietro gli occhi. Hanno quindi depositato il nichel sulla superficie utilizzando una forma modificata della tecnica del film per rotazione evaporato conforme. In questa tecnica, i ricercatori fanno evaporare termicamente il materiale che forma il rivestimento in una camera a vuoto. L'oggetto che riceve il rivestimento è fissato a un supporto e ruotato circa una volta ogni due secondi.

I ricercatori hanno utilizzato matrici di nove occhi di moscerino rivestiti con 250 nanometri di nichel. Questo modello iniziale è stato poi elettroformato - un metodo di galvanica - per depositare il nichel sul retro per creare un modello principale di mezzo millimetro di spessore. Lo spessore del modello principale può essere maggiore.

"Le repliche polimeriche prodotte... per fusione riproducevano fedelmente caratteristiche di pochi micrometri e di dimensioni maggiori, " i ricercatori hanno riportato nell'edizione online di Bioispirazione e biomimetica .

Il modello master può essere utilizzato sia come fustella per stampare il modello che come stampo. L'intenzione è quella di utilizzare la matrice/stampo master per produrre non solo matrici/stampi figlia, ma per affiancare i modelli in modo che possano imprimere grandi aree. I ricercatori probabilmente amplieranno il loro modello per includere 30 cornee di moscerino.

"Una delle cose belle di un rivestimento conforme come questo è, diventa nanogranuloso, " ha detto Lakhtakia. "La superficie dello stampo diventa molto liscia, quindi il polimero probabilmente non si attacca."

Esistono molte superfici biologiche che potrebbero creare superfici di fabbricazione per una varietà di applicazioni. I ricercatori stanno attualmente esaminando le ali delle farfalle per capire come le superfici creano colori senza pigmenti.

"Interessante, il trivellatore della cenere di smeraldo, un insetto che recentemente è diventato un problema in Pennsylvania, compagni per colore, "disse Lakhtakia. "Esche fatte con modelli della pelle del piralide della cenere attirerebbero i maschi?"