Gli ingegneri ripropongono il 19°

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Immagina di allungare un pezzo di pellicola per rivelare un messaggio nascosto. Oppure controllare il colore di una fascia da braccio per valutare la massa muscolare. O sfoggiare un costume da bagno che cambia colore mentre giri. Materiali così camaleontici e che cambiano colore potrebbero essere all'orizzonte, grazie a una tecnica fotografica che è stata resuscitata e riproposta dagli ingegneri del MIT.

Applicando una tecnica fotografica a colori del XIX secolo ai moderni materiali olografici, un team del MIT ha stampato immagini su larga scala su materiali elastici che, una volta allungati, possono trasformare il loro colore, riflettendo diverse lunghezze d'onda man mano che il materiale viene teso.

I ricercatori hanno prodotto pellicole elastiche stampate con mazzi di fiori dettagliati che si trasformano da tonalità calde a tonalità più fredde quando le pellicole vengono tese. Hanno anche stampato pellicole che rivelano l'impronta di oggetti come una fragola, una moneta e un'impronta digitale.

I risultati del team forniscono la prima tecnica di produzione scalabile per la produzione di materiali dettagliati e su larga scala con “colore strutturale” – colore che risulta dalla struttura microscopica di un materiale, piuttosto che da additivi chimici o coloranti.

"Ridimensionare questi materiali non è banale, perché è necessario controllare queste strutture su scala nanometrica", afferma Benjamin Miller, uno studente laureato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT. "Ora che abbiamo superato questo ostacolo, possiamo esplorare domande come: possiamo usare questo materiale per creare una pelle robotica che abbia un senso del tatto simile a quello umano? E possiamo creare dispositivi di rilevamento del tocco per cose come la realtà virtuale aumentata". o formazione medica? È un grande spazio a cui stiamo guardando ora."

I risultati del team appaiono oggi su Nature Materials. I coautori di Miller sono Helen Liu, studentessa del MIT, e Mathias Kolle, professore associato di ingegneria meccanica al MIT.

Casualità dell'ologramma

Il gruppo di Kolle sviluppa materiali ottici ispirati alla natura. I ricercatori hanno studiato le proprietà di riflessione della luce nei gusci dei molluschi, nelle ali delle farfalle e in altri organismi iridescenti, che sembrano luccicare e cambiare colore a causa delle strutture superficiali microscopiche. Queste strutture sono angolate e stratificate per riflettere la luce come specchi colorati in miniatura, o ciò che gli ingegneri chiamano riflettori di Bragg.

Gruppi tra cui quello di Kolle hanno cercato di replicare questo colore naturale e strutturale nei materiali utilizzando una varietà di tecniche. Alcuni sforzi hanno prodotto piccoli campioni con precise strutture su scala nanometrica, mentre altri hanno generato campioni più grandi, ma con minore precisione ottica.

Come scrive il team, "un approccio che offra sia [controllo su microscala che scalabilità] rimane sfuggente, nonostante diverse potenziali applicazioni ad alto impatto".

Mentre si chiedeva come risolvere questa sfida, Miller ha visitato il Museo del MIT, dove un curatore lo ha illustrato attraverso una mostra sull'olografia, una tecnica che produce immagini tridimensionali sovrapponendo due fasci di luce su un materiale fisico.

"Mi sono reso conto che ciò che fanno nell'olografia è più o meno la stessa cosa che la natura fa con il colore strutturale", afferma Miller.

Quella visita lo spinse a documentarsi sull'olografia e sulla sua storia, che lo riportò alla fine del 1800, e sulla fotografia Lippmann, una delle prime tecniche di fotografia a colori inventata dal fisico franco-lussemburghese Gabriel Lippmann, che in seguito vinse il Premio Nobel per la fisica per la sua scoperta. tecnica.

Lippmann ha generato foto a colori posizionando prima uno specchio dietro un'emulsione molto sottile e trasparente, un materiale che ha creato da minuscoli granelli sensibili alla luce. Ha esposto l'installazione a un raggio di luce, che lo specchio ha riflesso attraverso l'emulsione. L'interferenza delle onde luminose in entrata e in uscita ha stimolato i grani dell'emulsione a riconfigurare la loro posizione, come tanti minuscoli specchi, e a riflettere il modello e la lunghezza d'onda della luce esposta.