O besouro Hércules nativo da América do Sul tem a fascinante característica de mudar as cores de suas conchas dependendo das condições de umidade externa. Isso ocorre porque o interior da concha do besouro consiste em uma estrutura de treliça porosa com orifícios quadrados. Quando a luz de determinados comprimentos de onda atinge a concha, ela os reflete e exibe cores diferentes; e esses comprimentos de onda mudam dependendo da umidade. Recentemente, foi proposto um sensor que muda de cor dependendo da umidade como esse besouro com velocidade 10.000 vezes mais rápida que os sensores ópticos convencionais.
Uma equipe de pesquisa da POSTECH liderada pelo professor Junsuk Rho (Departamento de Engenharia Química e Departamento de Engenharia Mecânica) e Ph.D. candidatos Chunghwan Jung e Jaehyuck Jang (Departamento de Engenharia Química), em colaboração com Sung-Hoon Hong e Dr. Soo-Jung Kim (Instituto de Pesquisa em Eletrônica e Telecomunicações, ETRI) e Professor Young Min Song (Instituto de Ciência e Tecnologia Gwangju, GIST ), desenvolveu um sensor colorimétrico ultrarrápido sensível à umidade. Os resultados do estudo foram publicados na revista Science Advances .

Sensores que utilizam luz já estão sendo utilizados em nosso dia a dia, para eletrocardiograma e medição da qualidade do ar. Esses sensores usam a luz para detectar mudanças em seus arredores e convertê-las em sinais digitais.

A equipe de pesquisa fabricou um sensor colorimétrico que consiste em uma estrutura metal-hidrogel-metal usando uma camada de nanopartículas metálicas desordenadas - um hidrogel de quitosana - e um substrato refletor. Quando a umidade externa muda, a frequência de ressonância do sensor muda devido à característica do hidrogel de quitosana que incha sob o estado úmido e se contrai repetidamente no estado seco.

Este novo sensor possui uma velocidade ultrarrápida que é 10.000 vezes mais rápida do que os sensores ópticos convencionais baseados em interferômetro Fabry-Perot. Essa rápida velocidade de reação se deve ao espaço poroso entre as nanopartículas que compõem o sensor, muito parecido com a carapaça do besouro que muda de cor dependendo da umidade.

"Este novo sensor de umidade é especial, pois permite escalabilidade de produção a baixo custo, mesmo que nanomateriais e nanoestruturas tenham sido usados", explicou o professor Rho, que liderou o estudo. "A introdução de pixels coloridos sensíveis à umidade nos códigos de segurança permite a aplicação de etiquetas de segurança para dispositivos eletrônicos sensíveis à umidade, notas, passaportes e cartões de identificação." + Explorar mais

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