p Um camaleão pode alterar a cor de sua pele para que ela se misture ao fundo para se esconder ou se destaque para defender seu território e atrair um parceiro. O camaleão faz esse truque parecer fácil, usando cristais fotônicos em sua pele. Cientistas, Contudo, lutaram para fazer uma "pele inteligente" de cristal fotônico que muda de cor em resposta ao ambiente, sem também mudar de tamanho. p O jornal ACS Nano está publicando pesquisas lideradas por químicos da Emory University que encontraram uma solução para o problema. Eles desenvolveram uma pele flexível e inteligente que reage ao calor e à luz solar, mantendo um volume quase constante.

p "Assistir a um camaleão mudar de cor me deu a ideia para a descoberta, "diz o primeiro autor Yixiao Dong, um Ph.D. candidato no Departamento de Química de Emory. "Desenvolvemos um novo conceito para uma pele inteligente com mudança de cor, com base em observações de como a natureza o faz. "

p "Cientistas na área de cristais fotônicos vêm trabalhando há muito tempo para tentar criar peles inteligentes que mudam de cor para uma gama de aplicações potenciais, como camuflagem, etiquetas de detecção química e anti-falsificação, "acrescenta Khalid Salaita, autor sênior do artigo e professor de química da Emory. "Embora nosso trabalho ainda esteja nos estágios fundamentais, estabelecemos os princípios para uma nova abordagem a ser explorada e desenvolvida. "

p Os co-autores do artigo incluem Alisina Bazrafshan e Dale Combs (alunos de Ph.D. da Emory); Kimberly Clarke (uma bolsista de pós-doutorado em Emory); e Anastassia Pokutta, Fatiesa Sulejmani e Wei Sun (do Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech).

p Além dos camaleões, muitas outras criaturas desenvolveram a habilidade de mudar de cor. As listras em um peixe tetra neon, por exemplo, mudam de índigo profundo para verde-azulado quando nadam para a luz do sol.

p A coloração desses organismos não é baseada em pigmentos, mas em partículas minúsculas em um padrão repetido, conhecidos como cristais fotônicos. A periodicidade dessas partículas faz com que o material interfira nos comprimentos de onda da luz. Embora as próprias partículas sejam incolores, o espaçamento preciso entre eles permite que certas ondas de luz passem por eles enquanto rejeitam outras. As cores visíveis produzidas mudam dependendo de fatores como as condições de iluminação ou mudanças na distância entre as partículas. A iridescência de algumas asas de borboleta e as penas de pavões estão entre muitos outros exemplos de cristais fotônicos na natureza.

p Se você colocar morangos no liquidificador, Dong explica, o líquido resultante será vermelho porque a cor dos morangos vem do pigmento. Se você moer asas de borboleta iridescentes, Contudo, o resultado será um pó opaco porque as cores do arco-íris não eram baseadas em pigmentos, mas no que é conhecido como "cor estrutural". A estrutura das matrizes de cristal fotônico é destruída quando as asas da borboleta são retificadas.

p Para imitar camaleões e criar uma pele artificial inteligente, cientistas têm experimentado a incorporação de matrizes de cristal fotônico em sistemas flexíveis, polímeros contendo água, ou hidrogéis. Expandir ou contrair o hidrogel altera o espaçamento entre as matrizes, resultando em uma mudança de cor. O problema, Contudo, é que a ação semelhante a um acordeão necessária para gerar uma mudança visível no matiz faz com que o hidrogel aumente ou diminua significativamente de tamanho, levando à instabilidade estrutural e empenamento do material.

p "Ninguém quer uma capa de camuflagem que encolhe para mudar de cor, "Notas de Salaita.

p Dong estava pensando no problema enquanto assistia a vídeos de um camaleão no YouTube. "Eu queria entender por que um camaleão não fica maior ou menor à medida que muda de cor, mas permanece com o tamanho original, " ele diz.

p Em close-up, imagens temporais do camaleão mudando de tonalidade, Dong notou que os arranjos de cristais fotônicos não cobriam toda a pele, mas se espalhavam em uma matriz escura. À medida que os cristais fotônicos adquiriam cores diferentes, essas manchas de cor permaneceram à mesma distância. Dong formulou a hipótese de que as células da pele que compõem a matriz escura se ajustaram de alguma forma para compensar as mudanças nos cristais fotônicos.

p "Gostaria de saber se poderíamos projetar algo semelhante - uma estrutura composta de matrizes de cristal fotônico incorporadas em uma matriz de acomodação de tensão, "Dong diz.

p Os pesquisadores usaram ímãs para organizar padrões de cristais fotônicos contendo óxido de ferro dentro de um hidrogel. Em seguida, eles incorporaram essas matrizes em um segundo, hidrogel que não muda de cor. O segundo, O hidrogel elástico foi combinado mecanicamente com o primeiro hidrogel para compensar as mudanças nas distâncias entre os cristais fotônicos. Quando aquecido, esta pele inteligente que acomoda tensões (SASS) muda de cor, mas mantém um tamanho quase constante.

p Dong também testou o material à luz do sol, fabricar filmes SASS na forma de um peixe, em homenagem ao tetra neon, bem como em forma de folha. Quando exposto à luz solar natural por 10 minutos, os filmes SASS mudaram de laranja para verde, sem mudar de tamanho.

p "Fornecemos uma estrutura geral para orientar o design futuro de peles inteligentes artificiais, "Dong diz." Ainda há um longo caminho a percorrer para os aplicativos da vida real, mas é emocionante levar o campo mais um passo ".