Deslumbrantes asas de libélula podem enviar poetas a rapsódia, mas os cientistas anseiam por um melhor entendimento. Em particular, eles querem saber a química das diferentes camadas que dão origem aos cristais fotônicos naturais que ajudam a criar a cor.

Agora, colaboração de pesquisadores brasileiros da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brasil, uniram-se a especialistas de Minnesota em imagens de superfícies químicas na Physical Electronics, Inc. (PHI) para decifrar o mecanismo de cores da libélula macho das asas brilhantes da Amazônia (Chalcopteryx rutilans).

Os investigadores apresentarão seus resultados de imagem de superfície molecular e análises durante o AVS 64th International Symposium and Exhibition 29 de outubro a novembro. 3, 2017, em Tampa, Flórida. Eles analisaram asas transparentes e coloridas para correlacionar com a microscopia eletrônica e os resultados ópticos.

As cores do glitterwing abrangem o espectro visível com o vermelho cintilante, azul, e regiões amarelas / verdes nas asas, a fonte que eles esperam encontrar.

Investigadores brasileiros obtiveram respostas parciais para essa questão usando métodos de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Sondar a mecânica das cores brilhantes revelou que as asas iridescentes têm múltiplas camadas alternadas com diferentes densidades eletrônicas. A variação da cor local estava relacionada ao número e espessura das camadas, que mudou na asa.

Embora a medição da espessura e do número de camadas fosse facilmente alcançável por microscopia eletrônica, a abordagem não foi capaz de caracterizar a química das diferentes camadas que deram origem a esses cristais fotônicos naturais. Para compreender totalmente o mecanismo de cores, eles precisavam medir estruturas químicas na asa.

Ao se associar a colegas de Minnesota na PHI, eles mediram a química real na estrutura da asa com uma técnica de imagem de superfície molecular avançada conhecida como Espectrometria de Massa de Íons Secundários de Tempo de Voo (TOF-SIMS). Esta técnica analítica de superfície extremamente sensível pode revelar dados moleculares e elementares altamente detalhados sobre superfícies, camadas finas e interfaces em 2-D e 3-D. O TOF-SIMS pode ser usado para sondar a estrutura 3-D e a química de uma ampla variedade de materiais orgânicos e inorgânicos, ambos sintéticos e naturais.

Entre as descobertas mais interessantes que a equipe descobriu é que as mudanças periódicas nas densidades eletrônicas locais podem corresponder a variações nas concentrações de sódio (Na) e potássio (K) ao longo da espessura da asa. Eles não conseguiram encontrar nenhum achado semelhante na literatura, Contudo.

David M. Carr, engenheiro e cientista sênior da PHI, traz à tona a importância da engenharia da natureza e suas aplicações no desenvolvimento de tecnologia.

"A natureza muitas vezes pode fornecer exemplos de soluções de engenharia. Todo o campo da biomimética é dedicado a aprender com a natureza para soluções potenciais para problemas de engenharia difíceis, "Carr disse." Cada amostra natural tem características únicas e muito a nos ensinar. "