Resumen: Nanoestructuras son desarrolladas con design inspirado en la naturaleza. Láminas inspiradas en ojos de mariposa funcionan como antirreflejo y pueden tener aplicaciones en monitores de pantalla plana y también en paneles solares.
Muchos problemas son resueltos basándose en los mecanismos de la naturaleza. Fue desarrollado un recubrimiento antirreflejo que fue inspirado en las bioestructuras peculiares encontradas en los ojos de mariposas.
Las mariposas evolucionaron para desarrollas ojos no reflejantes. Sus ojos tienen una estructura nanométrica que vuelve la superficie del ojo graduada. Eso hace con que la mayor parte de la luz incidente se curvee en la superficie y, por tanto, sea transmitida a través del ojo en vez de ser reflejada por este. Esta estructura en nanoescala es tan eficaz que investigadores intentaron imitarlo usando otros materiales para crear recubrimientos antirreflejos con varios grados.
Sin embargo, a pesar de los avances recientes en la nanociencia que permiten la adopción de esa idea para diversas aplicaciones, aún existen varias barreras a ser superadas en términos de escala y costo. Para resolver esos problemas, científicos de la Universidad de Ciencia de Tokio y de la Geomatec Co., Ltd., en Japón, han trabajado en una nueva estrategia para producir nanoestructuras de ojo de mariposa y láminas transparentes.
A pesar de que este equipo ya estaba creando moldes de ojo de mariposa hechos de carbono vítreo grabado con un rayo de iones de oxígeno, ese abordaje no era escalable. “La producción de sustratos de carbono vítreo requiere el uso de tecnología de pulvimetalurgia, que es difícil de usar para producir moldes con una grande área”, explica el profesor Jun Taniguchi de la Universidad de Ciencia de Tokio, “Para superar esa limitación, intentamos usar apenas una capa fina de carbono vítreo depositado sobre un gran sustrato de vidrio regular.”
Para convertir esta nueva estrategia viable, el equipo optó por usar un sistema de plasma acoplado inductivamente (ICP). Esa tecnología produce una faja de irradiación de rayo de iones más amplia, que es más adecuada para trabajar en estructuras de grandes áreas.
Las propiedades ópticas de estas láminas fueron notables: su reflectancia para la luz en la faja visible era de apenas 0.4%, 10 veces menor de que la de una lámina semejante sin la nanoestructura de ojo de mariposa. Además, la transmisión de la luz a través del material también fue aumentada.
El Sr. Hiroyuki Sugawara, director técnico de la Geomatec, destaca las muchas aplicaciones posibles de estas láminas. “Podríamos usar esas láminas para mejorar la visibilidad en monitores de pantalla plana, señales digitales y las placas de acrílico transparente usadas en todos los lugares desde el inicio de la pandemia de COVID-19. Además de eso, el recubrimiento antireflejante también puede ser una forma eficiente de mejorar el desempeño de los paneles solares.”
Este estudio muestra como expandir el uso de estructuras inspiradas en la naturaleza. Esos avances también pueden ayudar a preservar la naturaleza para que podamos continuar obteniendo ideas útiles de otras especies.
Referencia:
Tomoya Yano et al, Moth-eye structured mold using sputtered glassy carbon layer for large-scale applications, Micro and Nano Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.mne.2020.100077
Redaccion: Nathielle Harka - UNILA
