La búsqueda incesante por soluciones de iluminación más eficientes y versátiles ha llevado a los investigadores de la Universidad de Osaka a mirar a la naturaleza para el desarrollo de nuevos conceptos. Inspirándose en las mariposas Morpho, famosas por su impresionante color azul estructural, han desarrollado un difusor de luz nanoestructurado que no solo mejora la calidad de la iluminación sino que también integra propiedades autolimpiables. 

Observar el vuelo de las mariposas Morpho no es solo un deleite visual, sino también una clase magistral de ciencia y tecnología. El color azul vibrante de estas mariposas no es el resultado de pigmentos, sino de una coloración estructural. Esta particularidad ha sido el punto de partida para los investigadores en su búsqueda por mejorar los difusores ópticos, esenciales en tecnologías de visualización moderna

La iluminación estándar, aunque funcional, presenta desafíos significativos. Una iluminación desigual puede ser cansadora para los ojos, y los difusores ópticos convencionales, aunque ayudan a homogeneizar la luz, a menudo reducen la salida de luz y requieren esfuerzos especiales para su limpieza. Además, no funcionan de manera óptima para todos los colores emitidos.

Los investigadores de Osaka han abordado estos desafíos de manera innovadora. Utilizando el polidimetilsiloxano, un elastómero transparente común, han creado patrones nanoparticulados de alturas binarias pero anchuras aleatorias. Estos patrones, con escalas estructurales diferenciadas en sus dos superficies, han permitido la creación de un difusor óptico eficaz para luces de onda corta y larga.

La inspiración para su desarrollo surgió a partir de las mariposas Morpho. Su arquitectura monocapa multicapa dispuesta al azar permite el color estructural: en este caso, la reflexión selectiva de la luz azul sobre un ángulo de ≥±40° desde la dirección de la iluminación. El objetivo de los investigadores es utilizar esta inspiración de la naturaleza para diseñar un difusor óptico simplificado que tenga una alta transmitancia y una amplia extensión angular, funcione para una gama de colores sin dispersión, se limpie con un simple enjuague con agua y se pueda moldear con herramientas de nanofabricación estándar.

Los investigadores adaptaron los patrones de las superficies del difusor para optimizar el rendimiento de la luz azul y roja, y sus propiedades de autolimpieza. Con ello, el difusor desarrollado ha demostrado una impresionante transmisión de luz, con más del 93% del espectro de luz visible transmitido eficazmente. Además, la difusión de luz es considerable y puede controlarse en una forma anisotrópica, con ángulos diferentes en direcciones x e y. Quizás lo más notable es que estas superficies repelen fuertemente el agua, lo que les confiere propiedades autolimpiables.

Los autores del estudio también han demostrado que la adición de capas protectoras de vidrio a cada lado del difusor óptico no solo preserva sus propiedades ópticas, sino que también lo protege contra rasguños. Esta característica lo hace ideal para aplicaciones en ventanas que aprovechan la luz natural y en una variedad de tecnologías de visualización.

Este trabajo subraya la importancia de observar y aprender del mundo natural para el desarrollo de dispositivos cotidianos mejorados. La combinación de eficiencia, autolimpieza y facilidad de fabricación sugiere un futuro emocionante para la tecnología de difusores ópticos, con aplicaciones potenciales que van desde la electrónica hasta la iluminación ambiental y más allá. La biomimética, una vez más, se establece como una fuente inagotable de inspiración y progreso tecnológico.

Puede acceder al paper de la investigación a través del siguiente enlace:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202301086

Créditos de imágenes: K.Yamashita, A.Saito