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Los científicos producen gotas con colores iridiscentes sin el uso de tintes

Los científicos producen gotas con colores iridiscentes sin el uso de tintes


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Los ingenieros del MIT y la Universidad de Penn State han ideado una forma de hacer que las gotas de agua clara ordinaria produzcan hermosos colores vibrantes sin el uso de tintas o tintes. El efecto se crea mediante el uso de una fina bruma de gotas transparentes iluminadas con una sola lámpara.

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Color estructural

Deben estos tonos iridiscentes a algo llamado "color estructural". El término se refiere a la creación de color a través de superficies estructuradas microscópicamente lo suficientemente finas como para interferir con la luz visible.

Ahora, creen que este efecto podría usarse en lugar de tintes sintéticos que a menudo son dañinos. Incluso crearon un modelo para predecir los colores resultantes.

“Los tintes sintéticos utilizados en productos de consumo para crear colores brillantes pueden no ser tan saludables como deberían ser”, dice Mathias Kolle, profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT.

“Dado que algunos de estos tintes están más estrictamente regulados, las empresas se preguntan: ¿podemos utilizar colores estructurales para reemplazar tintes potencialmente dañinos para la salud? Gracias a las cuidadosas observaciones de Amy Goodling y Lauren Zarzar en Penn State y al modelo de Sara, que sacó a la luz este efecto y su explicación física, podría haber una respuesta ".

El modelo novedoso tiene todo en cuenta, incluidas las condiciones estructurales de las gotas y sus índices de refracción. Los investigadores ya han probado las predicciones del modelo en varios experimentos.

Probando el modelo

Primero, crearon emulsiones de gotas con tamaños controlados. Esta prueba resultó en lo que los investigadores llaman una "alfombra" de gotitas del mismo tamaño exacto en una placa de Petri. Luego lo iluminaron con una sola luz blanca y registraron las gotas con una cámara.

Al girar la cámara, los investigadores pudieron presenciar cómo el ángulo en el que la luz entra en la gota afecta su color. Luego, el equipo probó gotas de varios tamaños. Sorprendentemente, las predicciones del modelo resultaron correctas en todos estos escenarios.

Además, buscaron probar la importancia de la curvatura en una gota. Para lograr esto, utilizaron condensación de agua sobre una película transparente tratada con una solución repelente de agua. Encontraron un patrón de color igualmente hermoso, predicho por el modelo, que casi parecía en forma de elefante.

Finalmente, los investigadores probaron su modelo en cúpulas y tapas sólidas impresas en 3D de varios materiales transparentes basados ​​en polímeros. Una vez más, el modelo fue preciso al predecir los patrones de color resultantes.

"Hay un espacio de parámetros complejo con el que puedes jugar", dice Kolle. "Puede adaptar el tamaño, la morfología y las condiciones de observación de una gota para crear el color que desee".

Los investigadores creen que el modelo se puede utilizar para diseñar gotas para muchas aplicaciones de cambio de color que van desde pruebas de tornasol hasta tinta que cambia de color en el maquillaje. El modelo serviría como una guía de diseño eficiente para todas estas opciones.


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