La prossima generazione di reti che manipolano la luce potrebbe prendere spunto da progetti ispirati a ragni e foglie, secondo un nuovo rapporto di due fisici del Boston College e colleghi della South China Normal University.

Strutture comuni come ragnatele e venature fogliari mostrano che possono portare a prestazioni quasi ottimali se copiate per creare reti flessibili e durevoli che possono essere utilizzate in applicazioni optoelettroniche come dispositivi fotovoltaici e schermi di visualizzazione, il team di ricercatori ha riportato in una recente edizione della rivista Comunicazioni sulla natura .

"La nostra idea è abbastanza semplice e di vasta portata, " ha affermato il Professore Associato di Fisica Andrzej Herczynski, coautore della relazione. "Si parte dalla premessa che le forme naturali offrono soluzioni pronte per progetti efficienti, testato nel corso di milioni di anni attraverso la selezione naturale."

Un design di rete ispirato alla struttura venata di una foglia fungeva da elettrodo efficace per le celle solari, sorgenti luminose e riscaldatori trasparenti, tra le altre applicazioni, ha riferito la squadra.

"Questa struttura naturale è stata ottimizzata attraverso il processo evolutivo per un'erogazione efficiente dei nutrienti con la massima forza e raccolta leggera, " ha detto il co-autore Boston College Professor di fisica Krzysztof Kempa. "Nella nostra applicazione, queste proprietà si traducono in un trasporto di corrente altamente efficiente, proprietà meccaniche desiderabili, e una leggera ombreggiatura minima."

Una seconda rete, attingendo agli stessi disegni che rendono le ragnatele trappole efficaci per insetti e insetti, serve come un modo efficiente per attirare la luce attraverso un dispositivo optoelettronico. La rete potrebbe trovare potenziale applicazione nei touch screen e pannelli display di prossima generazione grazie alla sua estrema flessibilità, notevole resistenza meccanica, trasparenza "stealth" e alto grado di uniformità, hanno detto i ricercatori.

Uno dei principali vantaggi di questi due metodi proposti è il basso costo e la semplicità del processo di fabbricazione.

I ricercatori si sono detti sorpresi dalle prestazioni superiori delle reti in scenari sperimentali. Entrambi hanno prodotto un aumento di quattro volte delle proprietà elettro-ottiche, o la cifra di merito di riferimento. Per di più, la rete di progettazione della ragnatela può essere allungata fino al 25 percento senza alcuna perdita di prestazioni e vede solo un declino minimo quando allungata fino al 100 percento della sua dimensione originale, ha riferito la squadra.

"Nessun'altra rete di elettrodi può essere allungata più del 10 percento, " ha detto Kempa. Altri membri del gruppo di ricerca includevano il prof. Zhifeng Ren dell'Università di Houston e il prof. Jinwej Gao della South China Normal University e il suo gruppo di ricerca.

I ricercatori affermano che i modelli di rete specifici che hanno proposto potrebbero migliorare l'efficienza delle celle solari e le prestazioni di una nuova generazione di touch screen e display resistenti.

"Aumento dell'efficienza delle celle solari, in particolare, è una componente fondamentale nella ricerca di fonti energetiche rinnovabili, una grande sfida per la sostenibilità e l'ecologia, " ha affermato Herczynski. "Monitor e display flessibili diventeranno probabilmente sempre più importanti per usi possibili come schermi indossabili e smartphone elastici".