Método nunca antes visto para tornar a cor azul encontrada em manchas de arraias: WebCuriosos

Os raios de fita azul com manchas azuis criam o azul de uma maneira única, relatam os pesquisadores em um novo estudo. Novas nanoestruturas dão às arraias seus pontos de mesmo nome, mostra o estudo, contorcendo intrinsecamente a luz na pele das raias para formar um azul vívido que não muda com o ângulo de visão.

O azul é uma cor complicada para os seres vivos conjurarem. A maioria das tonalidades do mundo natural é produzida por compostos que evoluíram para absorver a luz solar e emitir uma cor específica. Nos casos em que a luz vermelha é emitida, o produto químico precisa absorver os comprimentos de onda mais energéticos, de verdes, azuis e violetas.

Produzindo luz azul normalmente requer a absorção de comprimentos de onda vermelhos de baixa energia e a emissão dos mais poderosos, uma tarefa mais difícil para a qual a natureza raramente encontra soluções.

Uma solução mais simples, ao que parece, é usar outra abordagem – espalhar os comprimentos de onda indesejados usando nanoestruturas que dobram a luz no que é chamado de cor estrutural.

“Se você vê o azul na natureza, pode quase ter certeza de que ele é feito de nanoestruturas de tecidos, e não de pigmentos”, disse ele. diz Mason Dean, professor associado de anatomia comparada na City University of Hong Kong e coautor do novo estudo.

Esses azuis estruturais normalmente surgem de nanoarquiteturas altamente ordenadas, mas o exame dos pesquisadores das manchas azuis desses raios revelou algo diferente.

O azul estrutural é “excepcionalmente brilhante e independente do ângulo”, relatam eles, “decorrente de um conjunto mais desordenado de elementos de dispersão com uma ultraestrutura núcleo-invólucro anteriormente não descrita”.

Só isso já seria interessante, mas esta descoberta também pode ter aplicações práticas para a humanidade, potencialmente inspirando novos tipos de cores livres de produtos químicos.

Cores estruturais como essas são fenômenos naturais complexos, ressalta Dean, influenciados por variáveis ​​que vão além de como elas curvam a luz.

“Compreender a cor estrutural dos animais não envolve apenas a física óptica, mas também os materiais envolvidos, como eles estão organizados no tecido e como a cor fica no ambiente do animal”, disse Dean. diz.

Neste caso, as raias com manchas azuis têm regiões de células da pele com propriedades especiais que as ajudam a produzir este azul quase sobrenatural, explica o autor principal Amar Surapaneni, anteriormente pós-doutorado no grupo de Dean e agora acadêmico visitante no Trinity College Dublin.

“Descobrimos que a cor azul é produzida por células únicas da pele, com um arranjo 3D estável de esferas em nanoescala contendo nanocristais refletivos (como pérolas suspensas em um chá de bolhas)”, Surapaneni diz.

“Como o tamanho das nanoestruturas e seu espaçamento são um múltiplo útil do comprimento de onda da luz azul, elas tendem a refletir especificamente os comprimentos de onda azuis.”

Além dessas células produtoras de azul, os raios também têm outro truque que dá um impulso extra ao seu azul.

“Para limpar quaisquer cores estranhas, uma espessa camada de melanina sob as células produtoras de cor absorve todas as outras cores, resultando em uma pele azul extremamente brilhante”, Dean diz.

“No final, os dois tipos de células formam uma grande colaboração: as células da cor estrutural aprimoram a cor azul, enquanto as células do pigmento melanina suprimem outros comprimentos de onda, resultando em uma pele azul extremamente brilhante”.

A raia rabo de fita com manchas azuis (Linma de carreira de Taeni) 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 atraente poderia ter evoluído como um alerta. No entanto, geralmente é tímido perto de humanos, normalmente fugindo em vez de picar quando possível. E dadas as cores do seu habitat nativo, o azul também pode ajudar na camuflagem.

“Na água, o azul penetra mais profundamente do que qualquer outra cor, ajudando os animais a se misturarem com o ambiente”, Dean diz. “As manchas azuis brilhantes da pele das arraias não mudam com o ângulo de visão; portanto, elas podem ter vantagens específicas na camuflagem enquanto o animal nada ou manobra rapidamente com asas onduladas.”

Pegar emprestadas algumas ideias destas raias também pode trazer benefícios para a nossa espécie, acrescenta Dean.

“Estamos buscando colaborações com colegas pesquisadores para desenvolver sistemas biomiméticos flexíveis estruturalmente coloridos, inspirados na natureza macia da pele da arraia, para cores seguras e livres de produtos químicos em têxteis, displays flexíveis, telas e sensores”, ele diz.

O estudo foi publicado em UMMateriais Ópticos Avançados.