Cristalli liquidi: nuove fantastiche potenzialità

Ci vorranno ancora diversi anni per vederne le applicazioni concrete, ma certo il rapporto pubblicato sulla rivista scientifica “Advanced Materials“ ha fatto davvero scalpore.

In esso si descrivono gli incredibili risultati ottenuti dalle ricerche condotte dagli scienziati dell'Università del Lussemburgo, che hanno dimostrato il potenziale dei gusci dei cristalli liquidi come materiale di supporto per una vasta gamma di applicazioni, che spaziano dalla guida autonoma alla tecnologia anti-contraffazioni, fino ad una nuova classe di sensori.

I cristalli liquidi sono per noi una presenza familiare, perché già ampiamente utilizzati nei televisori a schermo piatto, per quelli dei computer o degli smartphone: si tratta di un materiale che in uno stato intermedio tra solido e liquido, e proprio questa sua peculiare caratteristica lo rende unico e molto interessante per chi si occupa di ricerca scientifica applicata all’industria.

Tra i tanti, c’è il team guidato dal professor Jan Lagerwall presso l'Unità di ricerca di fisica e scienza dei materiali (PHYMS) dell'Università del Lussemburgo, impegnato a studiare da diversi anni le proprietà meccaniche e ottiche uniche dei gusci microscopici prodotti da cristalli liquidi.

Grazie ad una collaborazione multidisciplinare con gli scienziati IT, il dottor Gabriele Lenzini e il professor Peter Ryan del Centro Interdisciplinare dell'Università per la Sicurezza e Fiducia (SnT) e Mathew Schwartz, Assistant Professor presso il New Jersey Institute of Technology, sono state descritte le possibili applicazioni future, potenzialmente molto innovative.

I gusci di cristalli liquidi, dalle dimensioni solo di frazioni di millimetro e facilmente applicabili a diverse superfici, presentano proprietà uniche: poiché riflettono la luce in modo altamente selettivo, possono essere disposti in modelli leggibili da lettori ottici, così come accade per i codici QR, fornendo informazioni codificate agli oggetti.

«Tali modelli - spiega Lagerwall - potrebbero essere utilizzati per guidare veicoli autonomi o per istruire i robot quando si maneggiano i pezzi in fabbrica. Questo supporto potrebbe diventare importante specie nelle applicazioni all’interno di strutture in cui i dispositivi GPS non funzionano».

I gusci possono essere fabbricati per riflettere solo determinate lunghezze d'onda della luce, come gli infrarossi, e quindi sarebbero invisibili all'occhio umano: poiché riflettono la luce "onnidirezionalmente", gli spettatori vedrebbero lo stesso modello indipendentemente dalla loro posizione e dall'angolo di visione.

Inoltre, i gusci possono essere fabbricati in modo da modificare la loro struttura quando sono esposti a determinati impatti esterni, come pressione, calore o al contatto con determinate sostanze chimiche, od ancora come sensori, ad esempio quelli di pressione nel campo dell’ingegneria robotica, dove le sensazioni tattili sono attualmente difficili da ottenere.

Altra possibile applicazione potrebbe riguardare i segnali di allarme in caso di incendio, con segnaletica all'interno degli edifici che diventa visibile solo quando la temperatura supera una certa soglia.

Il grande vantaggio di questi sensori è che reagiscono passivamente agli impatti esterni e che per attivarsi non hanno bisogno di elettricità e batterie.

Infine, ma certo non meno importante, i gusci di cristalli liquidi potrebbero essere utilizzati per prevenire la contraffazione: i micropattern che si formano quando si uniscono gli elementi, infatti, sono un po’ come le impronte digitali, uniche e impossibili da copiare.

Tali modelli non clonabili potrebbero essere utilizzati per creare identificatori non riconoscibili, associati a oggetti di valore come opere d'arte o prodotti farmaceutici costosi; ed in combinazione con strumenti crittografici, potrebbero essere utilizzati per creare un sistema supersicuro, capace di garantire un acquirente sull’acquisto di un prodotto originale e non contraffatto.

Le premesse dunque sono davvero interessanti, e la ricerca ha bisogno di ulteriore impulso: «La nostra speranza - conclude Lagerwall - è che l'articolo su “Advanced Materials“ possa stimolare la ricerca futura sui materiali cristallini liquidi in nuove direzioni, in linea con gli attuali sviluppi della società».