Os besouros usam uma armadura que deve pesar sobre eles - pense nos cavaleiros e tartarugas medievais. Na verdade, aquelas cascas duras protegendo asas delicadas são surpreendentemente leves, permitindo um vôo uniforme.

Compreender melhor a estrutura e as propriedades dos exoesqueletos do besouro pode ajudar os cientistas a projetar sistemas mais leves, materiais mais fortes. Esses materiais podem, por exemplo, reduzir o arrasto devorador de gás em veículos e aviões e reduzir o peso da armadura, aliviando a carga para o cavaleiro do século 21.

Mas revelar a arquitetura do exoesqueleto em nanoescala tem se mostrado difícil. Ruiguo Yang de Nebraska, professor assistente de engenharia mecânica e de materiais, e seus colegas encontraram uma maneira de analisar a nanoestrutura fibrosa. Suas descobertas foram recentemente publicadas na capa de Materiais Funcionais Avançados .

O exoesqueleto leve é ​​composto de fibras de quitina com cerca de 20 nanômetros de diâmetro (um fio de cabelo humano mede aproximadamente 75, 000 nanômetros de diâmetro) e embalados e empilhados em camadas que se torcem em uma espiral, como uma escada em espiral. O pequeno diâmetro e torção helicoidal, conhecido como Bouligand, tornar a estrutura difícil de analisar.

Yang e sua equipe desenvolveram um método de cortar a espiral para revelar uma superfície de seções transversais de fibras em diferentes orientações. Desse ponto de vista, os pesquisadores puderam analisar as propriedades mecânicas das fibras com o auxílio de um microscópio de força atômica. Este tipo de microscópio aplica uma pequena força a uma amostra de teste, deforma a amostra e monitora a resposta da amostra. Combinando o procedimento experimental e a análise teórica, os pesquisadores foram capazes de revelar a arquitetura em nanoescala do exoesqueleto e as propriedades do material das nanofibras.

Eles fizeram suas descobertas no besouro figueira comum, Cotinis mutabilis, um verde metálico nativo do oeste dos Estados Unidos. Mas a técnica pode ser usada em outros besouros e criaturas de casca dura e também pode se estender a materiais artificiais com estruturas fibrosas, Yang disse.

Comparando besouros com diferentes demandas em seus exoesqueletos, como defesa contra predadores ou danos ambientais, poderia levar a percepções evolutivas, bem como a uma melhor compreensão da relação entre as características estruturais e suas propriedades.