Alas De Mariposa De Colores Inspiran Tecnología A Prueba De Falsificaciones

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Un nuevo material fotónico que difracta la luz de la misma manera que las alas de una mariposa podría usarse para engañar a los falsificadores y mejorar la eficiencia de las células solares.

Para detener a los ladrones de identidad y falsificadores, un grupo de investigadores está buscando inspiración de una fuente poco probable: las mariposas.

Para atraer a un compañero, el macho Pierella luna Butterfly of Latin America usa sus alas para realizar un truco óptico avanzado conocido como difracción de color inversa. Gracias a la microestructura de sus alas, formada por diminutas escamas curvadas ligeramente hacia arriba al final para difractar la luz, la mariposa parece cambiar de color cuando se la ve desde diferentes ángulos.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Harvard han descubierto una manera de utilizar materiales fotónicos artificiales para imitar el Pierella lunaEl atractivo espectáculo de luces. Han creado lo que se conoce como una rejilla de difracción, una superficie que divide la luz blanca en sus longitudes de onda individuales de color y envía esos colores a diferentes direcciones. Cuando el material fotónico se ve desde un ángulo, parece ser de un solo color, pero desde un ángulo diferente, el color parece cambiar, según el coautor del estudio Mathias Kolle, miembro del equipo de investigación de Harvard y profesor asistente de Ingeniería mecánica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). [Galería de mariposas: hermosas alas tomar vuelo]

Si alguna vez ha tenido un CD, es probable que haya presenciado una difracción de color normal en acción, Kolle le dijo a WordsSideKick.com. Imagina poner un CD con el lado brillante hacia arriba sobre una mesa y luego iluminar una luz. Aparecen colores diferentes en la superficie brillante del CD, según cómo muevas la cabeza.

Esto sucede porque las pequeñas pistas de datos que le permiten escuchar el CD también sirven como una rejilla de difracción, dividiendo la luz blanca en sus diferentes longitudes de onda de color.

Pero este truco óptico es más que algo para mirar; También se puede dar un buen uso, dijeron los investigadores.

"Pensamos que podría haber algún beneficio para un [material] tan único en la impresión de seguridad", dijo Kolle. "O, potencialmente, podríamos adaptar la salida de los dispositivos emisores de luz al colocar una estructura de este tipo sobre ellos. El material también podría recubrir los paneles solares, para manipular la forma en que la luz ingresa en las células individuales", agregó.

Es la microestructura del nuevo material fotónico que puede hacer que sea valioso para una amplia gama de aplicaciones. El material superfino y transparente consiste en una serie de placas microscópicas, o escamas, que imitan a las que forman el Pierella lunaala s. Cada placa mide aproximadamente 18 micrómetros de altura, aproximadamente una quinta parte del diámetro de un cabello humano, y cada una presenta un borde festoneado o con aristas. Las crestas de cada placa parecen pequeñas líneas que recorren el material y están separadas por unos 500 nanómetros.

De cerca, la microestructura del nuevo material fotónico se parece un poco a los cuadernos alineados en una fila.

De cerca, la microestructura del nuevo material fotónico se parece un poco a los cuadernos alineados en una fila.

Crédito: Mathias Kolle / Harvard

"Es como si tomas un cuaderno y lo pones de lado, y luego pones muchos cuadernos a la misma distancia. Esa es la estructura fundamental", dijo Kolle.

Todas estas características, tanto las placas en sí como las crestas que las atraviesan, pueden manipularse para crear diferentes efectos ópticos, dijo Kolle. Al cambiar el tamaño de la altura y el espacio entre las placas o las crestas, los investigadores pueden cambiar la forma en que el material difracta la luz, una característica que Kolle denomina "capacidad de ajuste".

El material también es bastante difícil de recrear, dijo Kolle, por lo que cree que podría usarse para hacer billetes de banco o pasaportes más seguros. Si se utiliza para tales fines, prestaría a estos objetos impresos una llamada "firma óptica", dijo.

La capacidad de ajustar el material a longitudes de onda específicas también podría hacer que sea valioso para los productores de células solares o diodos emisores de luz (LED) utilizados en dispositivos electrónicos de consumo. Según los investigadores, ambos productos deben ser lo más eficientes posible en la forma en que absorben o liberan la luz.

"También esperamos poder adaptar estas estructuras para aumentar la eficiencia de acoplamiento de la luz en una célula solar. Y es el problema inverso de los dispositivos emisores de luz: la luz debe salir del LED, y creemos que podemos mejorar las eficiencias de acoplamiento de los LED ", dijo Kolle. El aumento de la eficiencia de acoplamiento significa que la luz entra en una célula solar o sale de un LED de una manera más precisa, lo que resulta en una señal óptica más fuerte y de mayor duración, agregó.

El estudio fue publicado en línea hoy (6 de octubre) en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

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