Des scientifiques chinois et allemands ont conçu un matériau artificiel à changement de couleur qui imite la peau de caméléon, avec des luminogènes (molécules qui font briller les cristaux) organisés en différentes couches d’hydrogel de noyau et de coquille au lieu d’une matrice uniforme. Les résultats, publiés le 6 mai dans la revue Mobile Reports Physical Science, démontrent qu’un chimiosenseur à hydrogel à deux luminogènes développé avec cette conception peut détecter la fraîcheur des fruits de mer en changeant de couleur en réponse aux vapeurs d’amine libérées par les microbes lorsque les poissons se gâtent. Le matériau peut également être utilisé pour faire progresser le développement de l’électronique extensible, des robots de camouflage dynamiques et des systems anti-contrefaçon.



« Cette nouvelle disposition noyau-coquille ne nécessite pas un choix judicieux des paires de luminogènes. déclare Tao Chen, professeur à l’Institut de technologie des matériaux de Ningbo et Ingénieur à l’Académie chinoise des sciences et auteur de l’étude. « Ces avantages sont importants pour la design potential de systèmes de matériaux multicolores robustes avec des performances encore inégalées. »

Alors que les scientifiques envisagent depuis longtemps de développer des matériaux souples pouvant facilement fluctuer entre une huge gamme de couleurs fluorescentes, les matériaux synthétiques sont rarement capables de changer de teinte aussi habilement que les caméléons.



« La plupart des matériaux souples à changement de couleur artificiels ont été préparés en incorporant simultanément deux ou plusieurs luminogènes réactifs dans une seule matrice d’élastomère ou d’hydrogel », explique Chen. « D’autre aspect, l’organisation de différents iridophores en deux couches structurées superposées noyau-coquille constitue une nouveauté évolutive pour les caméléons panthères qui permet à leurs peaux d’afficher des couleurs structurelles complexes. »

Pour déterminer si les matériaux artificiels à changement de couleur pourraient être imprégnés de la structure naturelle noyau-coquille de la peau de caméléon, Wei Lu, chercheur à l’Institut Ningbo de technologie et d’ingénierie des matériaux à l’Académie chinoise des sciences, et ses collègues ont développé un multi-luminogène. système d’hydrogène en couches de l’intérieur vers l’extérieur. Tout d’abord, les chercheurs ont synthétisé un hydrogel à noyau fluorescent rouge, qui servirait de modèle pour les autres couches. Cet hydrogel central a été incubé dans diverses answers aqueuses d’Europium, après quoi le gel a été incubé dans une solution de croissance contenant de l’alginate de sodium et des polymères fluorescents bleus / verts réactifs. La diffusion spontanée des ions Europium de l’hydrogel central dans la option environnante a déclenché la development de couches d’hydrogel bleu et vert.

En raison de la façon dont les couches centrale et coquille des hydrogels se chevauchaient, elles pouvaient passer du rouge au bleu ou au vert lorsqu’elles étaient déclenchées par des changements de température ou de pH. Les auteurs notent également que la couleur d’émission des couches fluorescentes bleues et vertes pourrait être ajustée, permettant au matériau d’afficher des couleurs de presque tout le spectre visible.

« La polymérisation interfaciale induite par diffusion proposée pour préparer des matériaux noyau-enveloppe s’avère générale », déclare Chen. « On s’attend donc à ce que la stratégie synthétique proposée soit étendue pour produire d’autres matériaux doux à changement de couleur, tels que des hydrogels intelligents ou des élastomères avec une couleur structurelle practical aux stimuli ou un changement de couleur de pigment. »

Pour tester les capacités d’un chimiosapteur fabriqué à partir d’un hydrogel à deux luminogènes pour détecter la fraîcheur des fruits de mer, Lu et ses collègues ont scellé des bandelettes de exam fabriquées à partir du matériau dans des boîtes contenant des crevettes fraîches ou du poisson pendant 50 heures. La bandelette de take a look at stockée avec des fruits de mer à moins de -10 ° C a à peine changé de sa couleur rouge fluorescente d’origine, indiquant que la nourriture était encore fraîche, tandis que la bandelette de examination stockée avec des fruits de mer à 30 ° C est passée à une teinte vert vif, indiquant que la nourriture était gâtée.

Chen suggère que les nouveaux hydrogels noyau-coquille et la stratégie de polymérisation interfaciale induite par diffusion utilisée pour les fabriquer pourraient se révéler utiles dans un huge éventail de domaines scientifiques, y compris la robotique.