Gocce microscopiche di cristalli liquidi, applicazioni per il fotovoltaico

Il team di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Ottica (INO-CNR, sezione di Napoli) formato da Pietro Ferraro, Francesco Merola, Simonetta Grilli, Sara Coppola, Veronica Vespini, Sergio De Nicola, in collaborazione con l’Istituto di chimica e tecnologia dei polimeri (Ictp-Cnr, Cosimo Carfagna) e con il Dipartimento di scienze fisiche dell’Università Federico II (Pasquale Maddalena), hanno avviato una ricerca innovativa per manipolare i cristalli liquidi in maniera non convenzionale.
I cristalli liquidi, dalle molteplici applicazioni nel campo tecnologico, sono delle sostanze che in particolari condizioni sono in grado di organizzarsi in fasi intermedie presentando caratteristiche sia dello stato liquido cristallino che dello stato solido. Riuscire a controllare a livello microscopico tale sostanze apre la strada ad una vasta gamma di possibili nuove applicazioni non solo nel settore scientifico ma anche per la fabbricazione di oggetti di interesse ed uso quotidiano.
La tecnica messa a punto dai ricercatori, pubblicata e selezionata tra gli Hot Topics dalla prestigiosa rivista della Wiley ‘Advanced Functional Materials’, consente di frammentare i cristalli liquidi in gocce molto piccole e di riassemblarle con elevata flessibilità. Si tratta di un processo reversibile guidato da un campo elettrico applicato semplicemente attraverso una variazione di temperatura. Tale campo elettrico consente di lavorare su piccole quantità di queste sostanze in modo da ottenere microlenti liquide con focale variabile. Tali lenti possono essere realizzate anche in materiale polimerico coniugando l’elevata flessibilità dei polimeri e la semplicità di processo legata al loro utilizzo alla complessa natura dei cristalli liquidi.
In questo modo è possibile realizzare un materiale funzionalizzato ed opportunamente ingegnerizzato per le applicazioni di interesse. In particolare tali lenti potrebbero aprire le porte a nuove ed importanti applicazioni nel settore del solare fotovoltaico. Infatti, le goccioline possono essere manipolate in modo da formare microlenti da utilizzare per catturare la luce da qualunque angolazione. A rendere ancora più interessante tale scoperta contribuisce la complessità del materiale, infatti poiché i cristalli liquidi passano da uno stato all’atro (solido-liquido) secondo un processo ad elevata flessibiltà e reversibile, tali microlenti potrebbero essere ingegnerizzate in modo da definirne un comportamento diverso in diverse condizioni. Potrebbero rappresentare una nuova strada per il “fotovoltaico intelligente” offrendo una risposta diversa a seconda dell’eccitazione ottenuta tramite la radiazione solare. In questo caso il campo elettrico, generato dalla stessa radiazione solare incidente, potrebbe controllare l’organizzazione delle microgocce, per cui a seconda dell’intensità della sorgente, e quindi della radiazione solare incidente, ovvero delle diverse ore del giorno, le microgocce potrebbero essere più o meno disperse.
Questa nuova tecnologia consente, quindi, la definizione di un nuovo concetto di materiale auto-organizzabile  in grado, cioè, di adattarsi  autonomamente alle diverse condizioni di interesse ottimizzandone la possibilità di utilizzo.

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