Camuflagem faz cor de material desaparecer

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/09/2020

As penas de um pavão e as asas das borboletas são exemplos de cor estrutural.
[Imagem: UPenn/Divulgação]

Camuflagem de cor

Normalmente, a cor de um objeto decorre das propriedades químicas do material de que ele é feito. Diferentes átomos e moléculas absorvem diferentes comprimentos de onda de luz; os comprimentos de onda restantes - aqueles que são refletidos - são as "cores intrínsecas" que percebemos quando a luz chega aos nossos olhos.

A chamada "cor estrutural" funciona de maneira diferente; é uma propriedade da física, não da química. Padrões microscópicos em algumas superfícies refletem a luz de tal forma que diferentes comprimentos de onda colidem e interferem uns com os outros.

Por exemplo, as penas de um pavão são feitas de fibras de proteína transparentes que não têm cor intrínseca, mas vemos tons de azul iridescente, verde e púrpura devido às estruturas em nanoescala em suas superfícies - isso gera as chamadas cores estruturais.

Mas parece que esses dois tipos de cores não são tão independentes quanto se pensava.

Huiqin Zhang e colegas da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, conseguiram mexer de tal forma nas nanoestruturas que dão origem à cor estrutural que tornou-se possível eliminar a cor intrínseca do material. Em outras palavras, eles pegaram um material colorido no sentido mais comum, e criaram padrões microscópicos em sua superfície de forma a suprimir sua cor.

Embora o material absorva a luz laranja e, portanto, nos pareça ter um tom de azul, depois de ter sua superfície manipulada sua cor desaparece completamente. A manipulação superficial funciona como uma espécie de "escudo de invisibilidade" para cores.

Micrografias das nanoestruturas que funcionam como uma camuflagem de cores.
[Imagem: Huiqin Zhang et al. - 10.1038/s41467-020-17313-2]

Projetores holográficos e computadores fotônicos

Essa possibilidade de ajuste fino da reflexão de um material tem implicações importantes para vários campos, dos projetores holográficos aos sensores ópticos, podendo ainda abrir caminho para novos tipos de lasers e detectores usados nos computadores fotônicos.

Esse tipo de cor estrutural - ou a falta dela - pode ser usado, por exemplo, para fazer revestimentos de espessura nanométrica projetados para serem insensíveis à luz que os ilumina, o que significa que o revestimento parecerá ter a mesma cor do material abaixo dele. Diferentes arranjos espaciais dessas características em nanoescala também poderiam produzir o efeito oposto, permitindo a criação de hologramas e telas de alto brilho.

Mas a equipe acredita que a aplicação mais promissora do seu material pode estar nos computadores fotônicos, nos quais os fótons substituem os elétrons como meio de informação digital, melhorando enormemente sua velocidade.

"A hibridização de luz e matéria tem sido usada há muito tempo em comutadores de comunicação óptica e foi concebida como o princípio operacional para os lasers de potência de limiar ultrabaixo necessários para a computação fotônica. No entanto, tem sido difícil fazer com que esses dispositivos funcionem em temperatura ambiente de maneira confiável e previsível. Nosso trabalho mostra um novo caminho para a fabricação e integração desses lasers em substratos arbitrários, especialmente se pudermos encontrar e substituir nossos semicondutores 2D atuais por outros que gostem de emitir muita luz," disse o professor Deep Jariwala.

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