Uma superfície exibe cores estruturais quando a luz é refletida por minúsculos, elementos estruturais regulares em um material transparente. Os pesquisadores desenvolveram agora um método para fazer cores estruturais de polímeros à base de celulose usando gotículas revestidas que existem em um fluido circundante - os chamados mármores líquidos. O sistema responde prontamente às mudanças ambientais, o que o torna interessante para aplicações em sensores de base biológica e elementos fotônicos suaves, de acordo com o estudo publicado na revista Angewandte Chemie .

As cores estruturais são uma forma de colorir um material sem usar corante. Em vez de, o material transparente gera cor por meio do arranjo regular de suas moléculas ou outros elementos, como visto, por exemplo, nas ondulações nas escamas de peixes coloridos e borboletas, ou em nanocristais dispostos a certas distâncias, como na mudança de cor da pele dos camaleões.

Manos Anyfantakis e colegas da Universidade de Luxemburgo identificaram uma forma de controlar o campo, a distância de uma volta helicoidal completa em um polímero, como um elemento estrutural sobre o qual a reflexão pode ocorrer e as cores estruturais aparecem. Os cientistas podem preparar fases cristalinas líquidas de biopolímeros com pitches gerando cores estruturais - chamadas de fases colestéricas - mas essas preparações dependem de muitos parâmetros e precisam de muito tempo para atingir o equilíbrio.

Agora, Anyfantakis e colegas descobriram um método mais rápido e melhor controlável, usando mármores líquidos como plataforma para a automontagem controlada de cores estruturais à base de biopolímeros. Mármores líquidos são gotículas de tamanho milimétrico de soluções cristalinas líquidas, que são revestidos com nanopartículas. O revestimento protege o líquido da mistura com o fluido externo, mas ainda permite alguma interação, dependente da natureza de ambos os líquidos.

Nesse caso, os cientistas prepararam mármores líquidos de uma solução aquosa de hidroxipropilcelulose - um polímero de celulose modificada que se orienta em fases colestéricas - revestida por nanopartículas de sílica. Esses mármores líquidos à base de celulose eram incolores no início, mas permitindo-lhes permanecer por algum tempo em um volume definido de um solvente orgânico lentamente trouxe cores brilhantes de vermelho, verde, e azul.

As cores eram o resultado de uma mudança de concentração nas gotas, os autores descobriram. O solvente orgânico extraiu lentamente a água dos mármores líquidos, o que fez com que o biopolímero adotasse uma forma de cristal adequada para cores estruturais. Lentidão e controlabilidade foram fundamentais, os autores apontaram, porque "isso dá tempo suficiente para as moléculas de polímero se ajustarem à mudança de concentração, organizando com um novo campo de equilíbrio, "eles explicaram.

O método é elegante e simples, e as cores dependem apenas do volume do solvente orgânico. Os cientistas também introduziram estímulos externos, como calor, pressão, ou exposição a produtos químicos e mudanças de cor características observadas, correspondendo a um tamanho de passo variável. Essas mudanças eram reversíveis:ao reaplicar as condições normais, os mármores líquidos voltaram às suas cores originais, observaram os autores.

Os autores acreditam que os mármores líquidos à base de biopolímero podem oferecer uma rota para sintetizar o custo-benefício, ambientalmente amigável, e sensores sustentáveis.