Científicos del MIT crean películas que cambian de color inspiradas en la holografía del siglo XIX
Video en tiempo real que captura el tramo de un patrón de color estructural de 8 × 6 pulgadas que presenta un ramo de flores como tributo al trabajo del físico del siglo XIX Gabriel Lippmann.
Los colores brillantes e iridiscentes de alas de mariposa o los caparazones de los escarabajos no provienen de ninguna molécula de pigmento, sino de la forma en que están estructuradas las alas, un ejemplo natural de lo que los físicos llaman cristales fotónicos. Los científicos pueden fabricar sus propios materiales de colores estructurales en el laboratorio, pero puede ser difícil ampliar el proceso para aplicaciones comerciales sin sacrificar la precisión óptica.
Ahora, los científicos del MIT han adaptado una técnica de fotografía holográfica del siglo XIX para desarrollar películas camaleónicas que cambian de color cuando se estiran. El método se puede escalar fácilmente mientras se preserva la precisión óptica a nanoescala. Describieron su trabajo en un nuevo papel publicado en la revista Nature Materials.
En la naturaleza, las escamas de quitina (un polisacárido común en los insectos) están dispuestas como tejas. Esencialmente forman un rejilla de difracción, excepto que los cristales fotónicos solo producen colores específicos o longitudes de onda de luz, mientras que una rejilla de difracción producirá todo el espectro, como un prisma. También conocidos como materiales fotónicos de banda prohibida, los cristales fotónicos son «sintonizables», lo que significa que están ordenados con precisión para bloquear ciertas longitudes de onda de luz mientras dejan pasar otras. Altere la estructura cambiando el tamaño de los mosaicos y los cristales se vuelven sensibles a una longitud de onda diferente.
La creación de colores estructurales como los que se encuentran en la naturaleza es un área activa de investigación de materiales. Las aplicaciones de detección óptica y comunicación visual, por ejemplo, se beneficiarían de materiales estructuralmente coloreados que cambian de tono en respuesta a estímulos mecánicos. Existen varias técnicas para fabricar tales materiales, pero ninguno de estos métodos puede controlar la estructura a las pequeñas escalas requeridas y extenderse más allá de los parámetros de laboratorio.
Luego, el coautor Benjamin Miller, un estudiante graduado del MIT, descubrió una exhibición sobre holografía en el Museo del MIT y se dio cuenta de que crear un holograma era similar en algunos aspectos a cómo la naturaleza produce un color estructural. Profundizó en la historia de la holografía y descubrió una técnica de fotografía en color de finales del siglo XIX inventada por el físico Gabriel Lippmann.
Como nosotros tenemos previamente reportado, Lippmann se interesó en desarrollar un medio para fijar los colores del espectro solar en una placa fotográfica en 1886, «mediante el cual la imagen permanece fija y puede permanecer a la luz del día sin deterioro». Logró este objetivo en 1891, produciendo imágenes en color de una vidriera, un cuenco con naranjas y un loro colorido, así como paisajes y retratos, incluido un autorretrato.
El proceso de fotografía en color de Lippmann consistía en proyectar la imagen óptica como de costumbre en una placa fotográfica. La proyección se realizaba a través de una placa de vidrio cubierta por una emulsión transparente de granos muy finos de haluro de plata por la otra cara. También había un espejo de mercurio líquido en contacto con la emulsión, de modo que la luz proyectada atravesaba la emulsión, golpeaba el espejo y se reflejaba de nuevo en la emulsión.
Estiramiento en tiempo real del material de color estructural incrustado como un sensor de presión de color en un vendaje. El video fue filmado al aire libre para demostrar la sólida respuesta de color bajo iluminación natural.
