Imagine um teste de colisão de automóvel que usa manequins pintados com uma substância que pode mudar de cor de acordo com os níveis de estresse que várias partes do corpo dos manequins suportarão. Esse "mapa de cores" poderia fornecer informações vitais aos engenheiros que projetam automóveis mais seguros.

Ou imagine luvas de beisebol que, quando usadas, mostram aos batedores se eles estão usando a quantidade adequada de pressão para agarrar seus tacos, resultando em melhor desempenho.

Nova tecnologia desenvolvida na Universidade da Califórnia, Riverside pode agora tornar as ideias acima e outras semelhantes em realidade. De fato, a tecnologia pode ser aplicada para melhorar os dispositivos do dia a dia, como smartphones, que para a operação dependem da quantidade certa de pressão aplicada a eles.

"Desenvolvemos um sensor de pressão de alta resolução que indica a pressão variando sua cor - um sensor que todos nós podemos usar apenas com os olhos, "disse Yadong Yin, um professor associado de química, cujo laboratório conduziu a pesquisa.

O laboratório usou um método de automontagem para amarrar nanopartículas de ouro, que foram incorporadas a um filme de polímero. O filme deformava quando pressionado, esticar as cadeias de nanopartículas de ouro, aumentando a separação entre as nanopartículas de ouro vizinhas.

"Esse aumento na separação altera a maneira como as nanopartículas interagem com a luz, "Yin explicou." Quando ligados, as nanopartículas de ouro aparecem originalmente em azul. Mas eles mudam gradualmente para vermelho com o aumento da pressão à medida que as nanopartículas começam a se desmontar. Isso nos ajuda facilmente e visualmente a descobrir quanta pressão foi aplicada. "

Os resultados do estudo aparecem este mês em Nano Letras .

O sensor que o laboratório de Yin desenvolveu difere dos filmes de sensores de pressão disponíveis no mercado. O último indica a pressão, alterando a intensidade de apenas uma cor (por exemplo, um vermelho pálido a um vermelho mais escuro). Eles tendem a ser difíceis de interpretar e têm baixa resolução e contraste.

A nova tecnologia produz um mosaico de cores fáceis de distinguir e tem o benefício de maior contraste e resolução. Pode ser potencialmente usado em muitos dispositivos de segurança para revelar a distribuição de pressão até mesmo em superfícies muito complexas.

"Os muitos sensores eletrônicos de estresse disponíveis comercialmente são volumosos e não adequados para certas aplicações, "Yin disse." Por exemplo, é difícil dizer a distribuição de tensões em uma área particular se as superfícies de contato não forem planas e uniformes. Nossos filmes de sensor podem ser pintados nas superfícies de contato para que a variação de cor em diferentes áreas mostre claramente a distribuição de tensões sobre a superfície de contato. "

Enquanto seu laboratório usava ouro nos experimentos, prata e cobre também podem funcionar, Yin adicionado. O sensor que o laboratório desenvolveu é um filme plástico sólido. Sob estresse, ele se deforma como os plásticos convencionais. A nova cor que surge persiste após a remoção do estresse.

"É por isso que o chamamos de 'sensor de memória de estresse colorimétrico, '"Yin disse.

Um dos interesses de pesquisa de seu laboratório é o projeto de materiais com novas propriedades por meio do processo de automontagem. O laboratório primeiro faz nanopartículas e depois as organiza em conjunto para produzir novas propriedades decorrentes das interações partícula-partícula.

"No caso do nosso sensor, inicialmente encontramos uma maneira de organizar nanopartículas de ouro para formar cordas, "Yin disse." Esse processo é acompanhado por uma mudança brusca de cor do vermelho para o azul. Especulamos que o processo inverso - desmontagem - pode ter a mudança de cor inversa:de azul para vermelho. Para nossa surpresa, descobrimos que a força mecânica poderia conseguir essa desmontagem. Um esforço considerável tem sido feito por pesquisadores para estudar a automontagem de nanopartículas. De fato, nanopartículas de ouro têm sido convencionalmente usadas como sensores com base no processo de automontagem. O que é novo em nosso trabalho é que ele mostra que o processo de desmontagem também pode encontrar ótimas aplicações se a montagem for projetada para ser reversível. "