I ricercatori hanno sviluppato una "pelle di camaleonte" artificiale che cambia colore quando esposta alla luce e potrebbe essere utilizzata in applicazioni come il camuffamento attivo e display dinamici su larga scala.

Il materiale, sviluppato da ricercatori dell'Università di Cambridge, è costituito da minuscole particelle d'oro rivestite in un guscio di polimero, e poi spremuto in microgocce d'acqua nell'olio. Quando esposto al calore o alla luce, le particelle si attaccano, cambiare il colore del materiale. I risultati sono riportati sulla rivista Materiali ottici avanzati .

In natura, animali come camaleonti e seppie sono in grado di cambiare colore grazie ai cromatofori:cellule della pelle con fibre contrattili che muovono i pigmenti. I pigmenti sono sparsi per mostrare il loro colore, o schiacciati insieme per rendere la cella chiara.

I cromatofori artificiali sviluppati dai ricercatori di Cambridge sono costruiti sullo stesso principio, ma invece di fibre contrattili, le loro capacità di cambiare colore si basano su nanomeccanismi alimentati dalla luce, e le "cellule" sono microscopiche gocce d'acqua.

Quando il materiale viene riscaldato sopra i 32°C, le nanoparticelle immagazzinano grandi quantità di energia elastica in una frazione di secondo, poiché i rivestimenti polimerici espellono tutta l'acqua e collassano. Questo ha l'effetto di costringere le nanoparticelle a legarsi insieme in grappoli stretti. Quando il materiale si è raffreddato, i polimeri assorbono acqua e si espandono, e le nanoparticelle d'oro sono fortemente e rapidamente allontanate, come una primavera.

"Caricare le nanoparticelle nelle microgoccioline ci permette di controllare la forma e le dimensioni dei cluster, dandoci drammatici cambiamenti di colore, " ha detto il dottor Andrew Salmon del Cavendish Laboratory di Cambridge, co-primo autore dello studio.

La geometria delle nanoparticelle quando si legano in cluster determina il colore in cui appaiono:quando le nanoparticelle sono divaricate sono rosse e quando si raggruppano sono blu scuro. Però, le goccioline d'acqua comprimono anche i grappoli di particelle, facendo sì che si oscurino a vicenda e rendano lo stato cluster quasi trasparente.

Al momento, il materiale sviluppato dai ricercatori di Cambridge è in un unico strato, quindi è in grado di cambiare solo in un singolo colore. Però, diversi materiali e forme di nanoparticelle potrebbero essere utilizzati in strati aggiuntivi per creare un materiale completamente dinamico, come vera pelle di camaleonte.

I ricercatori hanno anche osservato che le cellule artificiali possono "nuotare" in modi semplici, simile alle alghe Volvox. Far brillare una luce su un bordo delle goccioline fa sì che la superficie si sbucci verso la luce, spingendolo in avanti. Sotto un'illuminazione più forte, bolle ad alta pressione si formano brevemente per spingere le goccioline lungo una superficie.

"Questo lavoro è un grande progresso nell'uso della tecnologia su scala nanometrica per fare biomimetica, ", ha affermato il co-autore Sean Cormier. "Stiamo lavorando per replicare questo su pellicole roll-to-roll in modo da poter realizzare metri di fogli che cambiano colore. Utilizzando la luce strutturata, prevediamo anche di utilizzare il nuoto innescato dalla luce per "radunare" le goccioline. Sarà davvero emozionante vedere quali comportamenti collettivi si generano".