p O azul-petróleo brilhante e as penas azuis brilhantes de um pavão não são o resultado de pigmentos, mas sim de redes em nanoescala que refletem comprimentos de onda de luz específicos. Essa chamada coloração estrutural há muito interessa a pesquisadores e engenheiros por causa de sua durabilidade e potencial de aplicação em painéis solares, tecidos biomiméticos e camuflagem adaptativa. Mas as técnicas atuais para integrar cores estruturais em materiais são demoradas e caras. p Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS), em colaboração com a King Abdullah University of Science and Technology, desenvolveram um novo, sistema mais robusto e de baixo custo para construir metamateriais em grande escala com cor estrutural. A pesquisa é descrita na revista. Nature Light:Ciência e Aplicações .

p A pena de um pavão ou a asa de uma borboleta dependem de cristais fotônicos ou matrizes altamente ordenadas de nanofibras para produzir cores. A reprodução dessas estruturas em um laboratório requer precisão e fabricação cara. Os pesquisadores do SEAS foram inspirados por um tipo muito diferente de pena.

p As Contingas são uma das famílias de aves mais extravagantes do planeta. Em um mar de verde amazônico, suas penas estouram com blues elétricos, laranjas brilhantes e roxos vibrantes.

p Ao contrário da matriz ordenada de nanoestruturas de um pavão, contingas obtêm seus matizes vibrantes de uma nano-rede desordenada e porosa de queratina que se parece com uma esponja ou pedaço de coral. Quando a luz atinge a pena, o padrão de queratina porosa faz com que os comprimentos de onda vermelho e amarelo se cancelem, enquanto comprimentos de onda azuis da luz se amplificam mutuamente.

p "Usualmente, associamos a ideia de desordem com a noção de que algo é incontrolável, "disse Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica na SEAS e autor sênior do artigo. "Aqui, a desordem pode ser colocada em nossa vantagem e usada como um parâmetro de design para criar uma nova classe de metamateriais com uma ampla gama de funcionalidades e aplicações"

p Inspirado na pena de cotinga, os pesquisadores usaram um processo de gravação simples para criar uma nanonetwork porosa complexa, mas aleatória, em uma liga metálica. A estrutura foi então revestida com uma camada de alumina transparente ultrafina.

p Você pode estar pensando, que tipo de cor uma liga metálica pode produzir além do cinza? Acontece que grande quantidade. Desde o século 19, o cientista inglês Michael Faraday, os cientistas sabem que os metais contêm uma infinidade de cores, mas a luz não penetra fundo o suficiente para revelá-los. Uma partícula de ouro, por exemplo, dependendo de seu tamanho e forma, pode ser vermelho, rosa ou mesmo azul.

p A nanoestrutura porosa cria pontos de acesso localizados de cores diferentes na liga. A cor refletida pelos estados localizados depende da espessura do revestimento transparente.

p Sem a camada de alumina, o material parece escuro. Com um revestimento de 33 nanômetros de espessura, o material reflete a luz azul. A 45 nanômetros, o material fica vermelho e com um revestimento de 53 nanômetros de espessura, o material é amarelo. Ao alterar a espessura do revestimento, os pesquisadores puderam criar um gradiente de cores.

p “Esta situação equivale a um material com um número extremamente grande de fontes microscópicas e coloridas de luz, "disse Andrea Fratalocchi, autor correspondente do artigo e Professor de Engenharia Elétrica; Matemática Aplicada e Ciências da Computação na King Abdullah University of Science and Technology. “A presença de uma fina camada de óxido pode controlar a intensidade dessas fontes, ligando-os e desligando-os coletivamente de acordo com a espessura da camada de óxido. Esta pesquisa mostra como materiais desordenados podem ser transformados em uma tecnologia extremamente poderosa, que pode permitir aplicações em grande escala que seriam impossíveis com a mídia convencional. "

p A metassuperfície é extremamente leve e à prova de arranhões e pode ser usada em aplicações comerciais de grande escala, como revestimentos leves para o setor automotivo, tecidos biomiméticos e camuflagem

p "Esta é uma maneira completamente nova de controlar as respostas ópticas em metamateriais, "disse Henning Galinski, co-primeiro autor do artigo e ex-bolsista de pós-doutorado do grupo Capasso. "Agora temos uma maneira de projetar metamateriais em regiões muito pequenas, que anteriormente eram muito pequenos para litografia convencional. Este sistema abre caminho para metamateriais em grande escala e extremamente robustos que interagem com a luz de maneiras realmente interessantes. "