Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University e da Shimane University criaram um filme híbrido transparente que combina minerais de argila naturais e corantes em um material que muda de cor em resposta à umidade ambiental. A mudança de cor não envolve a quebra de ligações químicas; a equipe descobriu um novo mecanismo que torna o processo facilmente reversível, para funcionalidade duradoura usando materiais ecológicos. As aplicações incluem sensores ambientais, e amplificação de luz de última geração em monitores.

A combinação de corantes com uma ampla gama de minerais naturais como clatratos (argilas) e zeólitas (rocha porosa) é amplamente aplicada, estratégia promissora para a criação de materiais híbridos que podem interagir com a luz, ou materiais "crômicos". A estrutura física desses materiais desempenha um papel fundamental; pequeno, cavidades nanométricas hospedam moléculas sensíveis à luz que se comportam de maneira diferente de quando estão livres em solução, com aplicações potenciais para dispositivos emissores de luz, coleta de luz (como em células solares) e novos sensores. Uma equipe liderada pelo Prof Takuya Fujimura do Departamento de Física e Ciência dos Materiais, Shimane University, e Prof Shinsuke Takagi do Departamento de Química Aplicada, Universidade Metropolitana de Tóquio, criaram um filme transparente feito de um mineral de argila ecologicamente correto e um corante, porfirina de magnésio, que muda de cor em resposta à umidade.

O que torna este filme especial é o mecanismo pelo qual consegue uma mudança tão notável. As argilas têm uma estrutura em camadas, com espaços finos em escala nanométrica entre eles. A equipe fez um avanço técnico ao colocar o corante nessas lacunas sem formar agregados, para garantir uma resposta eficaz. As camadas de argila mudam seu espaçamento em resposta à umidade; o confinamento do corante muda. Mais especificamente, os elétrons que cercam a molécula do corante, particularmente aqueles envolvidos em como ele interage com a luz, são feitos para se alinhar com certos grupos químicos na argila, mudando dramaticamente sua cor. Observe que nenhuma ligação química é quebrada ou feita. Isso torna o filme mais compatível com alternância repetida, com menos degradação do material.

O filme não é apenas mais durável. Tanto a argila quanto a tinta podem ser materiais derivados naturalmente. Isso significa menor custo, segurança aprimorada e compatibilidade aprimorada com o meio ambiente. A equipe espera aplicar o filme e o novo mecanismo a sensores e amplificação em dispositivos emissores de luz.

Este trabalho é relatado em Langmuir .