“Pele de Camaleão” artificial que muda de cor alimentada por nanomáquinas

Pesquisadores desenvolveram uma “pele camaleonica” artificial que muda de cor quando exposta à luz e pode ser usada em aplicações como camuflagem ativa e displays dinâmicos de larga escala.

O material, desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge, é feito de minúsculas partículas de ouro revestidas num invólucro de polímero e depois espremido em microgotas de água em óleo. Quando expostos ao calor ou à luz, as partículas unem-se, mudando a cor do material. Os resultados são relatados na revista Advanced Optical Materials.

Na natureza, animais como camaleões e chocos são capazes de mudar de cor graças aos cromatóforos: células da pele com fibras contráteis que movimentam os pigmentos. Os pigmentos são espalhados para mostrar sua cor ou espremidos para tornar a célula clara.

Os cromatóforos artificiais desenvolvidos pelos pesquisadores de Cambridge baseiam-se no mesmo princípio, mas em vez de fibras contráteis, suas habilidades de mudança de cor dependem de nano-mecanismos movidos a luz, e as “células” são gotas microscópicas de água.

Fonte: University of Cambridge



 

Quando o material é aquecido acima de 32ºC, as nanopartículas armazenam grandes quantidades de energia elástica em uma fração de segundo, à medida que os revestimentos de polímero expelem toda a água e colapsam. Isso tem o efeito de forçar as nanopartículas a unirem-se em aglomerados apertados. Quando o material é arrefecido, os polímeros absorvem a água e expandem-se, e as nanopartículas de ouro são fortemente e rapidamente separadas umas das outras, como uma mola.

“Carregar as nanopartículas nas microgotas permite-nos controlar a forma e o tamanho dos aglomerados, dando-nos mudanças dramáticas de cores”, disse Andrew Salmon, do Laboratório Cavendish, de Cambridge, co-primeiro autor do estudo.

A geometria das nanopartículas, quando se ligam aos aglomerados, determina de que cor elas aparecem: quando as nanopartículas estão separadas, elas são vermelhas e quando se agrupam, elas são de um azul escuro. No entanto, as gotas de água também comprimem os aglomerados de partículas, fazendo com que eles criem sombras uns sobre os outros e façam com que o estado do aglomerado fique quase transparente.

Neste momento, o material desenvolvido pelos pesquisadores de Cambridge está em uma única camada, por essa razão só é capaz de mudar para uma única cor. No entanto, diferentes materiais e formas de nanopartículas podem ser usados em camadas extras para fazer um material totalmente dinâmico, como a pele real do camaleão.

Os pesquisadores também observaram que as células artificiais podem “nadar” de maneiras simples, semelhantes às algas Volvox. O brilho de uma luz numa borda das gotas faz com que a superfície se desloque em direção à luz, empurrando-a para frente. Sob uma iluminação mais forte, bolhas de alta pressão formam-se brevemente para empurrar as gotas ao longo de uma superfície.



 

“Este trabalho é um grande avanço no uso da tecnologia em nanoescala para fazer biomimética”, disse o co-autor Sean Cormier. “Estamos a  trabalhar para replicar isso em rolos de fitas para que possamos fazer metros e metros de folhas que mudam de cor. Usando luz estruturada, também planeamos usar o movimento acionado por luz para conduzir as gotículas como se fossem um ‘rebanho’. Será realmente excitante ver que comportamentos coletivos serão gerados “.

A pesquisa foi financiada pelo Conselho Europeu de Pesquisa (ERC, sigla em Inglês) e pelo Conselho de Pesquisas em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC, sigla em Inglês).

Fonte

Materiais fornecidos pela University of Cambridge. A história original é licenciada sob uma Creative Commons License.

Referências – Andrew R. Salmon, Sean Cormier, Wenting Wang, Chris Abell, Jeremy J. Baumberg. Motile Artificial Chromatophores: Light‐Triggered Nanoparticles for Microdroplet Locomotion and Color ChangeAdvanced Optical Materials, 2019; 1900951 DOI: 10.1002/adom.201900951

Crédito Imagem Destaque – CC0 Public Domain

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