Olhos de insetos ajustáveis e duráveis feitos com lentes microscópicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/03/2024

As microlentes macias e ajustáveis resistiram a todos os testes de durabilidade de que os cientistas conseguiram se lembrar.
[Imagem: Craig Chandler/University of Nebraska-Lincoln]

Lentes ajustáveis em tempo real

Existem muitas vantagens em imitar os olhos compostos dos insetos, como dar uma super visão para robôs, criar novas câmeras 3D biônicas e até painéis solares eficientes e belos.

Mas John Kapitan e colegas da Universidade de Nebraska-Lincoln, nos EUA, querem mais - eles querem olhos biomiméticos que também sejam ativos.

Para isso, Kapitan montou pequenas lentes gelatinosas sobre um substrato, um material elástico biocompatível chamado polidimetilsiloxano. Em seguida, ele esculpiu o equivalente a aquedutos no material, pelos quais podem passar fluidos que alteram a temperatura ou mudam a estrutura de toda a lente composta.

O resultado é que passa a ser possível expandir ou contrair as lentes em poucos segundos, modificando sua capacidade de ampliação, sua distância focal e outras propriedades ópticas.

Essas lentes dinâmicas, com controle em tempo real, terão muitas aplicações, como projetar sinais em sensores embutidos em peles robóticas macias ou criar novos tipos de microscópios.

"Sempre defendo que seria ótimo se, daqui a 100 anos, os materiais que fabricarmos fossem capazes de se adaptar à medida que crescemos e mudamos, em vez de apenas serem projetados para permanecerem iguais o tempo todo. Claro, este trabalho é apenas um microcosmo disso. Mas essa é a ideia. É isso que os materiais adaptativos podem nos dar," disse o professor Stephen Morin.

O processo produtivo é simples, e contém uma etapa química que foi crucial para os resultados obtidos.
[Imagem: John M. Kapitan et al. - 10.1002/adfm.202470018]

Conexão química

Os materiais biomiméticos que temos hoje são basicamente estáticos. Não bastasse a dificuldade natural em misturar materiais com as funcionalidades desejadas, é ainda mais difícil identificar compostos que apresentem sinergia ao funcionarem em conjunto.

A equipe descobriu que é possível obter esse efeito indo além das conexões físicas e estruturais, provendo uma conexão química entre os componentes.

Kapitan conseguiu isto, primeiro preparando o silicone transparente com um tratamento de plasma, revestindo-o com grupos moleculares precisos, estratégicos para os objetivos que o pesquisador tinha em mente. Finalmente, ele adicionou um composto à base de lítio, depositando as ilhas de hidrogel que compõem as lentes e, posteriormente, aplicando apenas os comprimentos de onda certos de luz ultravioleta para fazer a cura.

Essa luz inicia a liberação de radicais livres altamente reativos que se espalham por vários grupos moleculares, essencialmente propagando cadeias que se projetam tanto do próprio silicone quanto através da estrutura emergente, estabilizando-a.

O resultado é uma estrutura monolítica, estável e muito durável, que sobreviveu a teste "agressivos", incluindo esticar, torcer, dobrar, puxar, colar pedaços de fita adesiva e os arrancar, tudo tentando arrancar as pequenas lentes individuais. Eles até aplicaram um banho ultrassônico, com frequências usadas para limpar joias, eletrônicos e outros produtos que atraem sujeira. As lentes microscópicas permaneceram firmes e funcionais.

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