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La profesora Kang Hee Ku y su equipo de la Escuela de Ingeniería Química y Energética del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) han desarrollado una tecnología innovadora que permite la visualización en tiempo real de colores y formas mediante la manipulación de nanoestructuras. El estudio fue publicado recientemente en ACS Nano.
Los investigadores han utilizado copolímeros en bloque para lograr un autoensamblaje a gran escala de estructuras cristalinas fotónicas, imitando los fenómenos naturales observados en las plumas de las aves y las alas de las mariposas. Esta tecnología, que refleja la forma y dirección de las nanoestructuras, permite la visualización en tiempo real de colores vibrantes y patrones complejos.
Los copolímeros en bloque, que constan de dos o más monómeros diferentes unidos covalentemente en forma de bloque, se han utilizado estratégicamente para promover la separación de fases. Esta separación se logró utilizando una gotita de líquido que no se mezcla.
Al organizar copolímeros en bloque de forma autónoma, hemos creado con éxito cientos de estructuras cristalinas fotónicas prístinas, eliminando la necesidad de manipulación externa.
Kang Hee Ku, investigador principal y profesor, Escuela de Ingeniería Química y Energética, Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Esta tecnología innovadora difiere de los enfoques tradicionales y utiliza nanoestructuras internas para crear colores vibrantes, duraderos y sostenibles. Su aplicabilidad mejorada en la tecnología de visualización queda demostrada por la estructuración eficiente de grandes áreas.
La innovación clave de esta tecnología radica en el uso de un polímero que puede cambiar dinámicamente el tamaño de las microestructuras dentro de las partículas en respuesta a las fluctuaciones del entorno externo. Las propiedades exclusivas de los copolímeros de bloque de poliestireno-polivinilpiridina (PS-b-P2VP) permiten personalizar la forma, la estructura y el color de las partículas. Esto permite que las partículas vuelvan a su estado original independientemente de las fluctuaciones ambientales.
El estudio implica un seguimiento en tiempo real de los cambios estructurales y muestra que el color y el tamaño de las micronanoestructuras se adaptan a las fluctuaciones del pH o la concentración de alcohol. Las partículas formadas con esta tecnología presentan una estructura avanzada en forma de «cono de helado» que combina aspectos de líquidos y sólidos para visualizar vibraciones de fluidos y cambiar dinámicamente de color y forma dependiendo de estímulos externos.
Este estudio abre puertas para la fabricación de partículas ópticas autoensamblables y agiliza las complejas condiciones del proceso típicamente asociadas con la estructura y la formación de patrones de cristales coloidales. Se prevén aplicaciones prácticas de la tecnología en colores inteligentes y partículas de polímeros en diversas industrias.
Kang Hee Ku, profesor y director de estudios, Escuela de Ingeniería Química y Energética, Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Referencia de la revista:
Lee, J., et al. (2024) Coloides fotónicos dinámicos de Janus con capas estructurales apiladas axialmente. ACS Nano. doi:10.1021/acsnano.4c00230.
Fuente: https://www.unist.ac.kr/
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