I ricercatori dell’ETH di Zurigo e di Scion in Nuova Zelanda hanno sviluppato un film di legno a base biologica, luminescente e resistente all’acqua. Questo potrebbe portare a una gamma di usi nel design degli interni, come sistemi di illuminazione e pannelli di copertura laminati, nonché nella fotonica per dispositivi laser. Il legno luminescente proposto è ecologico e realizzato con materiali rinnovabili che potrebbero sostituire i prodotti a base di plastica meno ecologici nell’illuminazione ottica.

Un inusuale impiego del legno

Con il crescente interesse per i materiali rinnovabili e le pellicole a base di legno per applicazioni ottiche, molti di questi materiali non sono sufficientemente resistenti all’acqua, presentano scarse proprietà meccaniche e richiedono una matrice polimerica a base di petrolio. Il team aveva inizialmente esplorato la creazione di materiali in legno trasparenti, poiché questo era più rispettoso dell’ambiente e non dipendeva da una matrice polimerica. Le pellicole di legno trasparenti risultanti erano sensibili all’umidità e possedevano una diffusione della luce anisotropa. Questo li ha spinti a sviluppare sottili pellicole luminescenti con un rivestimento idrofobo e ottenere una diffusione della luce isotropa per applicazioni ottiche.

Come riportato in ACS Nano [Fu et al. ACS Nano (2020)], il legno di balsa è stato trattato con una soluzione che ha rimosso la lignina e circa la metà delle sue emicellulose, in modo che fosse rimasta solo un’impalcatura porosa. Il team ha quindi infuso il legno delignificato con una soluzione che conteneva punti quantici, nanoparticelle semiconduttrici che brillano di un colore specifico quando bombardate dalla luce ultravioletta. Dopo la compressione e l’essiccazione, è stato applicato un rivestimento idrofobo per produrre una pellicola  spessa e resistente all’acqua con proprietà meccaniche utili.

Innumerevoli proprietà ottiche

Sotto la luce UV, i punti quantici nel materiale emettevano e diffondevano una luce arancione che si distribuiva uniformemente sulla superficie della pellicola. Esposto all’esterno alla luce UV, un pannello in legno illumina uno spazio interno mentre un pannello non luminescente no.

Come ha detto l’autore principale Ingo Burgert a Materials Today,

“La pellicola trasparente luminescente combina una struttura anisotropa e prestazioni meccaniche con una luminescenza quasi uniforme dovuta alla dispersione della luce isotropa”.

Oltre alla modifica della struttura in legno per consentire un’impalcatura di cellulosa anisotropa con una struttura gerarchica, diversi tipi di punti quantici luminescenti potrebbero essere incorporati nella pellicola di legno per fornire vari colori di prodotti di illuminazione.

Burgert ha aggiunto

“La ricerca è un passo importante nell’utilizzo del legno naturale per lo sviluppo di materiali funzionali”.

Il team ora spera di lavorare per produrre i materiali luminescenti in un modo ancora più rispettoso dell’ambiente.

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