Muchos productos de consumo necesitan mantenerse fríos, pero el usuario final no puede saber si se ha superado un umbral de temperatura. Ahora, los investigadores estudian materiales que puedan dar una simple señal visual.
Muchos alimentos y medicamentos necesitan refrigeración para evitar su degradación. Pero aunque existen protocolos para el transporte y almacenamiento en cadena de frío, el usuario final no puede saber si un producto concreto ha superado un umbral de temperatura que podría afectar sus propiedades, incluidas la calidad y la seguridad. Se pueden utilizar sensores electrónicos, pero resultan costosos y poco económicos. Otras opciones son los colorantes, los cristales fotónicos coloidales, los ópalos inversos y los cristales líquidos colestéricos, pero pueden desvanecerse, pueden tener reversibilidad termorresistente una vez recuperada la temperatura o pueden ser demasiado limitados en cuanto a las temperaturas que pueden rastrear (normalmente sólo funcionan a rangos más altos, lo que no es bueno para productos como las vacunas y otros medicamentos basados en proteínas que deben conservarse a temperaturas muy específicas, frías o bajo cero).
Una nueva investigación publicada en ACS Nano muestra un material estructural que cambia de color con fusión sintonizable que puede utilizarse para rastrear una amplia gama de temperaturas de -70 a +37 °C, ofreciendo novedosas ventajas sobre las estrategias convencionales de fusión activada por difusión de colorantes. La coloración estructural es un fascinante fenómeno natural en el que el color se produce por la difracción de la luz a partir de microestructuras, y los colores estructurales han atraído recientemente la atención debido a sus propiedades sintonizables y ecológicas.
Estos líquidos coloreados estructurales (SCL) autodestructivos se fabrican a partir de una combinación de una solución acuosa no tóxica de polietilenglicol o etilenglicol y un cristal fotónico coloidal líquido brillante. Los glicoles actúan como activadores, ya que tienen una alta sensibilidad a temperaturas específicas, mientras que los cristales funcionan como indicadores.
Gracias tanto a su naturaleza fluida como a su color estructural, los SCL permiten cambios de color provocados por la temperatura que pueden indicar el historial de tiempo-temperatura de un producto. El SCL es verde cuando está estable, pero al alcanzar o superar el umbral de temperatura establecido, el agente desencadenante fluye hacia el indicador, provocando un cambio de color irreversible y relacionado con el tiempo al alterar las estructuras periódicas de las matrices de cristales coloidales en la interfaz: se vuelve azul en 5 minutos y se vuelve incoloro en 120 minutos en el umbral, e incluso más rápido a temperaturas más altas. Teóricamente, los umbrales de tiempo y temperatura pueden personalizarse para satisfacer los requisitos de productos específicos. Los autores sugieren que estos nuevos SCL pueden empaquetarse en etiquetas o códigos QR que actúen como indicadores flexibles de tiempo-temperatura y puedan evaluarse mediante inspección a simple vista o escaneado con teléfono móvil.
La disposición colectiva de subestructuras es un enfoque sencillo y rentable para la coloración estructural que representa el autoensamblado coloidal, y podría serlo especialmente cuando se combina con técnicas de impresión 3D. Otro artículo publicado en ACS Nano demuestra la impresión directa en 3D de rejillas de nanocables usando un menisco de femtolitro de tinta polimérica.
También se han estudiado las metasuperficies, que pueden ofrecer ventajas como alta resolución y estabilidad en condiciones de alta humedad o altas temperaturas. Un trabajo publicado en Nano Letters describe una metasuperficie dieléctrica conmutable por polarización a todo color que puede encenderse y apagarse controlando la polarización de la luz incidente. Los autores informan que este sencillo método podría utilizarse algún día para lograr metasuperficies de alta eficiencia y sensibles a la polarización, aplicables a la impresión en color y a la encriptación.