estudo revela método único de produção da cor

Os pesquisadores descobriram um método nunca antes visto de criar a cor azul nas manchas das arraias ou nas arraias com manchas azuis (Linma de Taeniura), revelando nanoestruturas que distorcem a luz para formar um azul vívido e estável. Publicado na revista Materiais Ópticos Avançadoso estudo oferece insights promissores para aplicações futuras em tecnologias de cores sem produtos químicos inspiradas na natureza.

A cor azul é complexa de ser produzida pelos organismos vivos. A maioria das cores da natureza é criada por compostos que evoluíram para absorver a luz solar e emitir uma cor específica. Para emitir luz vermelha, por exemplo, o composto precisa absorver comprimentos de onda mais energéticos, como verdes, azuis e violetas.

No entanto, a produção de luz azul requer a absorção de comprimentos de onda vermelhos de baixa energia e a emissão de comprimentos de onda mais potentes, uma tarefa difícil que a natureza raramente resolve.

Cor estrutural

Uma solução mais simples para criar a cor azul parece ser usar uma abordagem diferente: dispersar comprimentos de onda indesejados usando nanoestruturas que curvam a luz, em um fenômeno conhecido como cor estrutural.

“O azul na natureza é quase sempre produzido por nanoestruturas de tecidos, não por pigmentos”, diz Mason Dean, professor associado de anatomia comparada na City University de Hong Kong e coautor do novo estudo.

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Descoberta sem precedentes sobre o azul das raias de cauda manchada

• Esses azuis estruturais geralmente surgem de nanoarquiteturas altamente ordenadas, mas a análise das manchas azuis das listras revelou algo diferente.
• O azul estrutural dos raios é “excepcionalmente brilhante e independente do ângulo”.
• Resulta de um arranjo mais desordenado de elementos de dispersão com uma ultraestrutura núcleo-invólucro anteriormente não descrita.
• Esta descoberta pode ter aplicações práticas, potencialmente inspirando novos tipos de cores livres de produtos químicos.

Compreender a cor estrutural dos animais não envolve apenas física óptica, mas também os materiais envolvidos, como eles são organizados nos tecidos e como a cor aparece no ambiente do animal.

Mason Dean, coautor do estudo

Propriedades especiais das células da pele

As raias-cauda-manchadas possuem células da pele com propriedades especiais que ajudam a produzir esse azul quase sobrenatural, explica Amar Surapaneni, principal autor do estudo.

Descobrimos que a cor azul é produzida por células únicas da pele, com um arranjo 3D estável de esferas em nanoescala contendo nanocristais reflexivos, como pérolas suspensas em chá de bolhas.

Amar Surapaneni, principal autor do estudo

Devido ao tamanho das nanoestruturas e ao seu espaçamento, que são múltiplos úteis do comprimento de onda da luz azul, elas tendem a refletir especificamente os comprimentos de onda azuis.

Colaboração celular

Além dessas células produtoras de azul, os raios possuem outra característica que intensifica ainda mais a cor.

“Para eliminar cores perdidas, uma espessa camada de melanina abaixo das células produtoras de cor absorve todas as outras cores, resultando em uma pele azul extremamente brilhante”, explica Dean. “No final das contas, os dois tipos de células formam uma grande colaboração: as células estruturais da cor concentram-se no azul, enquanto as células do pigmento melanina suprimem outros comprimentos de onda, resultando em uma pele azul extremamente brilhante.”

Habitat e comportamento da arraia e aplicações futuras

A arraia-de-cauda-pintada vive principalmente em águas rasas ao redor de recifes de coral nos oceanos tropicais Índico e Pacífico ocidental, com uma distribuição que se estende até a África do Sul e o norte da Austrália.

Possui veneno potente e sua coloração marcante pode ter evoluído como um alerta. No entanto, ela geralmente é tímida com humanos, preferindo fugir em vez de picar quando possível.

“Estamos buscando colaborações com outros pesquisadores para desenvolver sistemas de cores estruturais biomiméticas flexíveis, inspirados na natureza macia da pele da arraia, para cores seguras e livres de produtos químicos em têxteis, displays flexíveis, telas e sensores”, diz Dean.