Investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln han desarrollado una estructura que puede empezar a replicar color y textura tras segundos de exposición a pulsos de luz.
El nuevo diseño responde a una luz de menor intensidad y con mayor rapidez que sus pocos predecesores, dijo Li Tan, profesor asociado de ingeniería mecánica y materiales.
"Esta es una comunidad relativamente nueva de investigación", dijo Tan, quien co-autor de un reciente documento delineando el diseño del equipo. "La mayoría de los que investigan en este ámbito se inspiran en la sepia, cuya piel cambia de color y textura. El cambio de color es relativamente fácil, como lo hace un televisor, pero cambiar la textura es más difícil. Queríamos combinar las dos..."
Para ello, el equipo ha creado una estructura que consta de tres capas: una base que aísle el calor, un medio que absorba fácilmente la luz, y una tapa hecha de un líquido o sólido.
Papel, vidrio, papel de aluminio, silicio y otros materiales han demostrado ser adecuados para la capa intermedia, con tal de que incluya una distribución de píxeles de colores. Las capas medias y superiores también contienen coloides: partículas microscópicas de sosa y cal, vidrio o cobre.
Cuando un láser de intensidad moderada golpea la capa media, comienza calentando los píxeles que la absorben, es decir, aquellos que no comparten el color de la luz. A través del proceso de convección, estos aumentos localizados de temperatura producen líneas de ruptura a lo largo de la superficie de la capa superior o algo parecido a erupciones volcánicas dentro de ella.
En ambos casos, la succión resultante dibuja los coloides hacia las zonas calientes que absorben la luz que reproduce el color que brilla sobre la superficie. Si la luz es de color rojo, por ejemplo, los coloides emigran a cubrir píxeles verdes y dejar sólo los rojos al descubierto. Bajo la luz violeta, las partículas oscurecen la mayoría de los píxeles rojos, dejando la mayor parte del verde al descubierto.
Este mismo principio fototérmico permite al equipo replicar o crear patrones, explica Tan, ya sea por la dirección de las luces en las trayectorias deliberadas o simplemente sometiéndolas a través de imágenes transparentes que recubren la estructura simple.
El equipo ha utilizado estas técnicas para escribir palabras y patrones que imitan a un tablero de ajedrez, entre otros. Cuando la capa superior es un sólido, la refrigeración oscurecerá la palabra o patrón, que reaparece al recalentarla.
Según Tan, la primera aplicación aparente del diseño, el camuflaje, probablemente no verá la luz del día por un tiempo. La aplicación potencial más inmediato, dijo Tan, se basa en el principio de foto-térmica que impulsa los cambios de color y textura del diseño. De la misma manera que la técnica puede dirigir el ensamblaje de coloides microscópicos, también podría acelerar la acumulación de células y facilitar el crecimiento de tejido biológico, dijo.
"Empezar con pequeños bloques de construcción y cultivarlos en grandes estructuras por lo general toma un tiempo muy largo", dijo Tan. "En nuestro caso, realmente no es así."
