Pesquisadores descobriram um método nunca visto antes de criação da cor azul nas manchas das raias ou arraias uge-manchas-azuis (Taeniura lymma), revelando nanoestruturas que distorcem a luz para formar um azul vívido e estável. Publicado na revista Advanced Optical Materials, o estudo oferece informações promissoras para aplicações futuras em tecnologias de cores sem químicos, inspiradas pela natureza.
A cor azul é complexa de ser produzida por organismos vivos. A maioria das cores na natureza é criada por compostos que evoluíram para absorver a luz solar e emitir uma cor específica. Para emitir luz vermelha, por exemplo, o composto precisa absorver comprimentos de onda mais energéticos, como os verdes, azuis e violetas.
No entanto, produzir luz azul requer a absorção de comprimentos de onda vermelhos de baixa energia e a emissão dos mais poderosos, uma tarefa difícil que a natureza raramente resolve.
Cor estrutural
Uma solução mais simples para a criação da cor azul parece ser o uso de uma abordagem diferente: dispersar os comprimentos de onda indesejados usando nanoestruturas que dobram a luz, em um fenômeno conhecido como cor estrutural.
“O azul na natureza é quase sempre feito por nanoestruturas teciduais, não por pigmentos”, diz Mason Dean, professor associado de anatomia comparativa na City University of Hong Kong e coautor do novo estudo.
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Descoberta inédita sobre o azul das raias de cauda manchada
- Esses azuis estruturais geralmente surgem de nanoarquiteturas altamente ordenadas, mas a análise das manchas azuis das raias revelou algo diferente.
- O azul estrutural das raias é “inusitadamente brilhante e independente do ângulo”.
- Ele resulta de um arranjo mais desordenado de elementos de dispersão com uma ultraestrutura de núcleo-casca previamente não descrita.
- Essa descoberta pode ter aplicações práticas, potencialmente inspirando novos tipos de cores sem químicos.
Entender a cor estrutural animal não se trata apenas de física óptica, mas também dos materiais envolvidos, como eles são organizados no tecido e como a cor aparece no ambiente do animal.
Mason Dean, coautor do estudo
Propriedades especiais das células da pele
As raias de cauda manchada possuem células da pele com propriedades especiais que ajudam a produzir esse azul quase sobrenatural, explica Amar Surapaneni, autor principal do estudo.
Descobrimos que a cor azul é produzida por células da pele únicas, com uma disposição 3D estável de esferas em nanoescala contendo nanocristais refletivos, como pérolas suspensas em um chá de bolhas.
Amar Surapaneni, autor principal do estudo
Devido ao tamanho das nanoestruturas e seu espaçamento, que são múltiplos úteis do comprimento de onda da luz azul, elas tendem a refletir especificamente os comprimentos de onda azuis.
Colaboração celular
Além dessas células produtoras de azul, as raias têm outra característica que intensifica ainda mais a cor.
“Para eliminar cores extraviadas, uma camada espessa de melanina sob as células produtoras de cor absorve todas as outras cores, resultando em uma pele azul extremamente brilhante”, explica Dean. “No fim, os dois tipos de células são uma grande colaboração: as células de cor estrutural focam no azul, enquanto as células pigmentares de melanina suprimem outros comprimentos de onda, resultando em uma pele azul extremamente brilhante.”
Habitat e comportamento das raias e aplicações futuras
A raia de cauda manchada vive principalmente em águas rasas ao redor de recifes de coral nos oceanos Índico tropical e Pacífico ocidental, com uma faixa que se estende até a África do Sul e o norte da Austrália.
Possui veneno potente, e sua coloração chamativa pode ter evoluído como um aviso. No entanto, é geralmente tímida com humanos, preferindo fugir a ferroar, quando possível.
“Estamos buscando colaborações com outros pesquisadores para desenvolver sistemas flexíveis de cores estruturais biomiméticas inspirados pela natureza macia da pele das raias para cores seguras e sem químicos em têxteis, displays flexíveis, telas e sensores”, diz Dean.
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