Por dezenas de milhares de anos, os humanos criaram cores por meio de química simples. No início, usamos corantes encontrados na natureza, como frutas e carvão. Mais tarde, novos pigmentos foram sintetizados no laboratório.

Por enquanto, você pode pensar que os cientistas teriam criado todas as cores possíveis, mas na verdade eles continuam a ser inventados para enfrentar novos desafios:os tanques precisam de melhor camuflagem, os espelhos precisam ser mais brilhantes, e os satélites precisam de novos acabamentos de absorção de luz para poderem espiar ainda mais no espaço.

Hoje, os pesquisadores usam a física para inventar novas cores, inspirado talvez pelos tons iridescentes criados por estruturas em asas de borboleta que dispersam a luz.

Essas novas cores estruturais são o resultado de uma interação entre a luz e as características em nanoescala muitas vezes mais finas do que o cabelo humano.

A invenção de cores é agora uma combinação empolgante de química com novos materiais e estruturas.

A história de Vantablack

Vantablack é um exemplo famoso de cor criada por meio de estrutura.

Cientistas da Surrey NanoSystems no Reino Unido lançaram o "Vantablack" em 2014. Feito de minúsculos tubos de carbono alinhados verticalmente, a estrutura e o arranjo dos tubos aumentam ainda mais a natureza negra natural do carbono, deixando-o capturar 99,96% da luz.

Para colocar isso em perspectiva, se você pensar em uma floresta de árvores com cerca de um metro de diâmetro, então, essas árvores teriam uma escala de cerca de um quilômetro de altura. A luz que incide sobre esta floresta muito alta de tubos rebate e é quase perfeitamente absorvida.

Vários grupos de pesquisa, incluindo a NASA, concentraram-se em esforços semelhantes para alcançar o "negro mais negro". Embora vários materiais possam ser usados ​​para esse fim, incluindo nanopartículas e hastes de ouro, parece que os revestimentos de nanotubos de carbono são a opção mais eficiente.

Embora não seja tão absorvente de luz, a natureza tem sua própria versão de Vantablack. As escamas dorsais da víbora do Gabão da África Ocidental, alguns dos mais escuros encontrados na natureza, têm uma estrutura específica em forma de folha. Ele usa sua cor estrutural preta como parte de uma camuflagem elaborada adaptada ao seu habitat na floresta.

Por que precisamos do "preto mais preto"?

A busca por um material preto absoluto foi impulsionada pela necessidade de absorver completamente a energia da luz e convertê-la em calor.

A sensibilidade dos instrumentos ópticos que requerem uma quantidade mínima de luz dispersa ou indesejada, como telescópios, poderia ser muito melhorado com a adição de superfícies revestidas com Vantablack em seu sistema óptico, por exemplo. Isso pode permitir a observação de estrelas mais fracas.

Em sistemas de sensores infravermelhos ou térmicos, seu uso também pode melhorar a relação sinal-ruído e resultar em melhor resolução na detecção de calor. Uma vez que materiais como Vantablack absorvem quase toda a luz, outras aplicações possíveis podem estar em sistemas de coleta térmica, como painéis solares.

O revestimento é relativamente frágil, Contudo, e normalmente precisa ser protegido ou encerrado em um instrumento.

Percepção e reflexão

Vemos cores porque a luz é refletida em nosso entorno. É muito perturbador olhar para uma superfície de Vantablack, Afinal, já que a falta de reflexão da luz dá uma sensação de vazio que é difícil para o cérebro processar.

Whist Vantablack absorve luz, em alguns aplicativos, como espelhos, queremos que eles reflitam toda a luz possível.

Os espelhos para aplicações solares concentradas precisam de revestimentos altamente reflexivos para refletir toda a luz e concentrar a energia do Sol em um único ponto para criar calor. Esse calor pode então ser usado para gerar eletricidade.

Também estamos desenvolvendo efeitos visuais para uso automotivo incorporando micropartículas em revestimentos, criando uma guarnição de cetim ou plástico de baixo brilho. Essas micropartículas são feitas de vidro e espalham a luz que entra, saltando em torno da camada em que estão embutidos e dando origem a um efeito acetinado uniforme.

Tradicionalmente, isso teria sido feito com galvanoplastia, um processo em que os metais são depositados em uma superfície a partir de banhos de sais de metal líquido. Essa técnica alternativa evita os materiais cancerosos usados ​​na galvanoplastia para oferecer desempenho semelhante, mas com poucos problemas ambientais.

Novas cores também podem ser obtidas pela estratificação de materiais com diferentes índices de refração - uma medida da capacidade de um material de dobrar a luz. Ao empilhar várias camadas com diferentes índices de refração uma sobre a outra e controlar sua espessura, você pode produzir interferência. Este é o mesmo fenômeno de quando você vê uma mancha de óleo na água.

Mas, como sempre, a natureza chegou primeiro. A cor estrutural reflexiva pode ser encontrada nas escalas de Sardina Pilchardus , também conhecida como a humilde sardinha europeia.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.