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Come i camaleonti, i nuovi materiali cambiano colore

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Come i camaleonti, i nuovi materiali cambiano colore

Il gel vivente fatto con cellule del cuore e la e-pelle che vira dal rosso al blu

Un gel 'vivente' fatto di cellule del cuore cambia colore a ogni 'battito': è uno dei materiali ibridi che sempre più saranno utilizzati nella robotica, proprio come la prima pelle sintetica che cambia colore, che è elastica e in condizioni normali è rossa, ma diventa blu se viene tesa. Descritti rispettivamente su Science Robotics e Science, entrambi i materiali si ispirano alla pelle del camaleonte, che contiene cristalli che riflettono alcune lunghezze d'onda della luce, ma ne assorbono altre.

Quando la pelle si tende, si altera la distanza tra questi cristalli e cambiano le lunghezze d'onda che vengono riflesse e di conseguenza la pelle del rettile cambia colore. I ricercatori hanno imitato proprio questo meccanismo, ma seguendo strade diverse. Il gruppo guidato da Yuanjin Zhao, della cinese Southeast University, ha costruito un materiale 'vivente'. Il primo passo è stato creare uno stampo fatto di nanoparticelle su cui è stato versato un gel a base d'acqua. Una volta indurito, il gel è stato rimosso e sul materiale è rimasta impressa una rete di minuscoli pori, lasciati dalle particelle, che riflettono alcune lunghezze d'onda.

(fonte: Gel vivente con cellule del cuore che cambia colore (fonte: Sciencemag))

Sul gel sono state quindi coltivate le cellule del muscolo cardiaco dei ratti: queste, battendo, fanno piegare il gel e alterano la sua struttura microscopica, producendo un cambiamento di colore. Il gel 'vivente' è stato quindi usato per creare una farfalla dai toni cangianti: quando le cellule del cuore battono, la farfalla piega le ali, cambiando colore. Lo stesso gel è stato usato anche per fabbricare un 'cuore su chip' su cui testare i farmaci e verificarne gli effetti attraverso il cambiamento di colore.


Quando nell'organo è stata aggiunta una molecola che aumenta la frequenza cardiaca, la frequenza del battito è aumentata e la tonalità del gel è cambiata. Il materiale messo a punto dai ricercatori coordinati da Mohammad Vatankhah-Varnosfaderani, dell'università americana della North Carolina, invece, è fatto di un reticolo di strutture basate su un materiale plastico. Queste ricordano, nella forma, lo spazzolino per lavare le bottiglie, perché hanno una 'spina' centrale elastica e setole laterali più rigide, fatte di una catena di molecole.

Quando la pelle sintetica viene tesa cambia colore, perché la distanza tra le molecole viene modificata e ciò influenza il modo in cui la luce viene riflessa. Entrambi i materiali, secondo gli esperti, potrebbero essere utilizzati per costruire i robot soffici: "la capacità di cambiare colore potrebbe diventare un segnale per controllarne il movimento" ha osservato Leonardo Ricotti, dell'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, che è stato uno dei revisori dello studio sul gel vivente. In questi robot, infatti, non si possono integrare dispositivi elettronici, che sono rigidi, e per controllarne il movimento bisogna pensare ad altri sistemi. Per esempio, ha detto Ricotti, "facendo produrre alle cellule del gel proteine che reagiscono alla luce, si può immaginare di controllare robot, costruiti con questo materiale, con un laser e il colore, a quel punto, diventa un segnale che aiuta a controllarne la risposta". In pratica, ha aggiunto l'esperto, dal modo in cui il robot cambia colore mentre si muove si può capire se l'intensità del laser è giusta ed eventualmente si può modificare.

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