Nanotecnologistas, biólogos marinhos e especialistas em processamento de sinais da Rice University, o Laboratório Biológico Marinho em Woods Hole, Massa., e outras universidades dos EUA ganharam uma bolsa de US $ 6 milhões do Office of Naval Research para desvendar os segredos dos melhores artistas de camuflagem da natureza. Em última análise, a equipe espera criar "metamateriais" que emulem algumas das cores e padrões elegantes da pele produzidos por animais marinhos.

"Nosso apelido interno para este projeto é 'pele de lula, 'mas é realmente sobre pesquisa fundamental, "disse Naomi Halas, pioneira da nano-óptica na Rice e pesquisadora principal com uma bolsa de quatro anos. "Nosso produto é o conhecimento - as descobertas básicas que nos permitirão fazer materiais que sejam observadores, adaptável e responsivo ao seu ambiente. "

Halas disse que o projeto foi inspirado pelo trabalho inovador do co-investigador Roger Hanlon, um biólogo marinho de Woods Hole que passou mais de três décadas estudando a classe de animais chamados cefalópodes que inclui a lula, polvo e choco. Uma das muitas descobertas de Hanlon é que as peles dos cefalópodes contêm opsinas, o mesmo tipo de proteínas sensíveis à luz que funcionam nos olhos.

"A presença de opsina significa que eles têm algum sensor de visão primitivo embutido em sua pele, "Halas disse." Então, as perguntas que temos são, 'O que podemos nós, como engenheiros, aprender com a forma como esses animais percebem a luz e a cor? Faça seus cérebros desempenharem um papel, ou é totalmente baixado na pele, de forma que não está usando o tempo da CPU do animal? "

Halas disse que o projeto tem várias trilhas. Os biólogos marinhos da equipe - Hanlon e Thomas Cronin, da Universidade de Maryland, Condado de Baltimore - investigará como os cefalópodes detectam e usam a luz para regular os padrões de sua pele, cores e contrastes.

"Este projeto nos permitirá explorar uma nova e empolgante avenida de pesquisa da visão - detecção de luz distribuída por toda a pele, "Hanlon disse." Como e onde essa informação visual é usada pelo sistema nervoso pode revelar alguns novos circuitos neurais. "

Caberá aos engenheiros da equipe tentar emular a pele dos cefalópodes usando novos metamateriais, materiais que confundem a linha entre o material e a máquina. Halas disse que o grupo planeja usar padrões de nanoestruturas organizadas para criar folhas de materiais que podem mudar de cor rapidamente - como os pixels de uma tela de televisão de alta definição - mas que também podem "ver" a luz da mesma forma que as peles de lula. Faz. Um componente chave do material serão os grupos únicos de nanomateriais descobertos pelo químico da Rice Stephan Link, um co-investigador da bolsa. Halas disse que os materiais de Link são muito sensíveis às mudanças em seu ambiente e podem mudar as cores com mais facilidade do que outros nanomateriais.

Outro tipo de nanopartícula provavelmente será usado para detecção de luz, e a equipe também precisará de um mecanismo de controle, um sistema para processar sinais de luz de entrada e gerar saída de camuflagem. Co-investigador Peter Nordlander, um físico do arroz, funcionará na ótica, e o cientista de materiais John Rogers, um co-investigador da Universidade de Illinois, ajudará a reunir tudo em um pacote que é grande o suficiente para ser visto sem um microscópio.

"Este é um problema inerentemente multidisciplinar, "Halas disse." Ninguém vai entender isso, a menos que você tenha biólogos marinhos conversando em detalhes com engenheiros de sistemas, que falam em detalhes com nanotecnologistas, que falam detalhadamente com as pessoas que integram tudo. Tem que haver um diálogo forte entre todos. "

Halas disse que a maior surpresa até agora foi a estreita afinidade desenvolvida entre Hanlon e o especialista em processamento de sinais da Rice, Rich Baraniuk, o líder do esforço de engenharia de sistemas da equipe.

"Você pensaria que matemáticos aplicados e biólogos marinhos não teriam quase nada em comum, "ela disse." Mas eles têm mais em comum do que o resto de nós. Eles estão pensando basicamente nos mesmos problemas, mas eles estão pensando sobre eles de pontos de vista muito diferentes. "