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Inspirándose en la fosforescencia a temperatura ambiente del tilo natural, los investigadores han preparado una serie de nuevos materiales fosforescentes sostenibles confinando la lignina, uno de los principales componentes de la madera, dentro de una red de polímeros en 3D que imita la matriz de la madera.
La fosforescencia a temperatura ambiente se produce cuando un material absorbe energía con una longitud de onda corta (como la luz ultravioleta) y luego la emite como luz visible.
Esto contrasta con los materiales fluorescentes, que vuelven a emitir la luz inmediatamente y dejan de brillar cuando se apaga la luz.
El profesor Zhijun Chen, investigador del Centro de Investigación de Ingeniería de Materiales de Madera Avanzados de la Universidad Forestal del Noreste, y sus colegas descubrieron que el tilo se fosforece de forma natural y débil, liberando luz durante unos pocos milisegundos debido a que la lignina queda atrapada dentro de una matriz 3D de celulosa.
Esto les inspiró a imitar las propiedades brillantes mediante la reticulación de la lignina dentro de una red de polímeros en 3D, lo que hizo que brillara visiblemente durante alrededor de un segundo.
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| Los nuevos materiales fosforescentes podrían utilizarse en un gran número de aplicaciones, desde la obtención de imágenes médicas y la detección óptica hasta los tintes y pinturas que "brillan en la oscuridad". Crédito de la imagen: Yuan et al., doi: 10.1016/j.xcrp.2021.100542. |
"Se trata de un descubrimiento inesperado e interesante", afirma el profesor Chen.
"Creemos que este trabajo no solo proporcionará una nueva opción para materiales sostenibles de posiluminación, sino que también es una nueva vía para la utilización de valor añadido de la lignina, que es el principal polímero aromático de origen natural, y la industria de la pulpa produce 600 billones de toneladas al año".
Los investigadores descubrieron que ajustando el tamaño de las cavidades dentro de la red de polímeros en 3D, y variando los tiempos de secado del polímero, podían alterar la duración de la fosforescencia.
"Toda la lignina brilla débilmente, pero la mayor parte de la energía luminosa se pierde por la vibración o el movimiento de las moléculas de lignina, lo que significa que no es claramente visible a simple vista", explica el profesor Tony James, investigador del Centro de Tecnologías Circulares Sostenibles de la Universidad de Bath.
"Hemos descubierto que inmovilizar la lignina en un polímero acrílico significa que se emite más energía en forma de luz; en otras palabras, cuanto menos traquetea, más brilla".
"La mayoría de los materiales fosforescentes actuales son tóxicos o difíciles de preparar, así que queríamos desarrollar un nuevo material que superara estas limitaciones".
"Aunque hay margen de mejora, nuestro nuevo material muestra un gran potencial para fabricar un material fosforescente no tóxico más estable, sostenible y biodegradable que podría utilizarse en una serie de aplicaciones."
Fuentes, créditos y referencias:
Materiales sostenibles de postcombustión a partir de lignina inspirados en la fosforescencia de la madera. Cell Reports: Physical Science, publicado en línea el 23 de agosto de 2021; doi: 10.1016/j.xcrp.2021.100542