Un vistazo al futuro: científicos crean materiales que cambian de color usando cristales líquidos

Inspirados en la capacidad de cambiar de color que tienen los camaleones, un grupo de científicos de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker (PME) de la Universidad de Chicago han desarrollado una forma de estirar y filtrar los cristales líquidos para generar diferentes colores.

Al crear una película delgada de polímero llena de gotas de cristal líquido y manipularla, han determinado los fundamentos de un sistema de detección de cambio de color que podría usarse en recubrimientos inteligentes, sensores e incluso dispositivos electrónicos portátiles.

La investigación, dirigida por Juan de Pablo, profesor de Ingeniería Molecular de Family Liew, se publicó el 10 de julio en la revista Science Advances.

Estirar líquido usando películas delgadas

Los cristales líquidos, que muestran distintas orientaciones moleculares, ya son la base de muchas tecnologías de visualización. Pero de Pablo y su equipo se interesaron por los cristales líquidos quirales, que tienen giros y vueltas y una cierta “destreza” asimétrica —como diestros o zurdos— que les permite tener comportamientos ópticos más interesantes.

Estos cristales también pueden formar los denominados “cristales de fase azul”, que tienen las propiedades de líquidos y cristales y, en algunos casos, pueden transmitir o reflejar la luz visible mejor que los propios cristales líquidos.

Los investigadores sabían que estos cristales podrían, potencialmente, manipularse para producir una amplia gama de efectos ópticos si se estiran o tensan, pero también sabían que no es posible estirar o filtrar un líquido directamente. En cambio, colocaron pequeñas gotas de cristal líquido en una película de polímero. “De esa manera podríamos encapsular cristales líquidos quirales y deformarlos de formas muy específicas y altamente controladas”, comentó de Pablo. “Eso le permite comprender las propiedades que pueden tener y qué comportamientos exhiben”.

Creación de sensores de temperatura y deformación

Al hacer esto, los investigadores encontraron muchas fases diferentes más (configuraciones moleculares de los cristales) de las que se conocían antes. Estas fases producen diferentes colores en función de cómo se estiran o tensan, o incluso cuando sufren cambios de temperatura.

“Ahora las posibilidades están realmente abiertas a la imaginación”, dijo de Pablo. “Imagínese usar estos cristales en un tejido que cambia de color según su temperatura o cambia de color donde dobla el codo”.

Este sistema podría usarse para medir la tensión en las alas de un avión, por ejemplo, o para discernir cambios mínimos de temperatura dentro de una habitación o sistema.

Los cambios de color brindan una excelente manera de medir algo de forma remota, sin la necesidad de ningún tipo de contacto, dijo de Pablo. “Podrías mirar el color de tu dispositivo y saber cuánta tensión está bajo ese material o dispositivo y tomar las medidas correctivas necesarias”, dijo. “Por ejemplo, si una estructura está sometida a demasiada tensión, puede verse el cambio de color de inmediato y cerrarla para repararla. O si un paciente o un atleta ejercen demasiada tensión en una parte del cuerpo en particular mientras se mueven, podrían usar una tela para medirla y luego tratar de corregirla”.

Aunque los investigadores manipularon los materiales con tensión y temperatura, también existe la posibilidad de afectarlos con voltaje, campos magnéticos y campos acústicos, dijo el investigador, lo que podría conducir a nuevos tipos de dispositivos electrónicos hechos con estos cristales.

“Ahora que tenemos la ciencia fundamental para entender cómo se comportan estos materiales, podemos comenzar a aplicarlos a diferentes tecnologías”, afirmó de Pablo.