Pássaros coloridos inspiram criação de novos tipos de laser

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/11/2011

As fontes de inspiração (no alto); as nanoestruturas de beta-queratina (no centro) e a emissão laser resultante da estrutura construída artificialmente (embaixo).
[Imagem: Hui Cao Research Laboratory/Yale University]

Pesquisadores estão usando as estruturas naturais que dão o colorido às penas de alguns pássaros para criar novos tipos de lasers.

E, como a sua fonte de inspiração, esses lasers poderão se automontar, construindo a si próprios por meio de processos naturais.

Cores estruturais

Presentes em toda a vida moderna, das telecomunicações à medicina, os raios laser exigem processos complicados de fabricação, com a montagem de espelhos que fazem os fótons rebaterem-se repetidamente, de forma a gerar a amplificação da fonte de luz original.

Agora, a mesma equipe que descobriu o anti-laser está desenvolvendo processos de fabricação bem mais naturais.

Muitas das cores presentes na natureza são criadas não por pigmentos, mas por estruturas em nanoescala que refletem fortemente a luz de determinadas frequências (ou comprimentos de onda).

Em alguns casos, essas estruturas produzem cores fortes e firmes, enquanto em outros casos produzem a iridescência, quando as cores mudam conforme o ângulo que se olha para o animal.

Padrões quase ordenados

Imitando essas estruturas, a equipe da Dra. Hui Cao, da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, criou dois novos tipos de laser que usam padrões "quase ordenados" presentes nas proteínas que formam essas estruturas em nanoescala, seja nas penas de um pássaro, nas asas de uma borboleta ou na face de um macaco mandril.

O primeiro dos lasers biomiméticos foi inspirado em penas de um pássaro, onde uma proteína chamada beta-queratina cria minúsculas cavidades esféricas que aprisionam o ar.

O laser baseado nesse modelo consiste de uma membrana semicondutora cheia de minúsculas bolhas de ar, que aprisionam a luz de determinadas frequências.

Pontos quânticos, pequenas estruturas semicondutoras capazes de emitir luz, incorporados dentro dos buracos que aprisionam o ar, amplificam a luz e produzem o feixe coerente que é a marca registrada do laser.

Rede laser

Os pesquisadores construíram também uma "rede laser", uma complicada rede de canais interconectados, também copiados das formações que eles observaram na superfície da camada de moléculas de beta-queratina.

Essa rede laser produz sua luz bloqueando determinadas frequências e permitindo que outras se propaguem.

Nos dois casos, os cientistas demonstraram que é possível manipular a cor emitida pelos lasers alterando a largura dos nanocanais ou o espaçamento entre as nanobolhas.

Automontagem

O grupo afirma que o mais promissor desta pesquisa é que o processo de montagem dos lasers poderá ser disparado artificialmente, mas, como ocorre nos animais, prosseguir por si mesmo, o que permitiria a criação de lasers menores e mais baratos.

A Dra. Hui Cao afirma que as duas aplicações mais imediatas dos lasers bioinspirados serão células solares capazes de armazenar os fótons antes de convertê-los em elétrons, e tintas que nunca desbotam.

Recentemente, outra equipe usou vírus para imitar essas estruturas nanofotônicas, embora não tenham chegado a produzir lasers:

• Cientistas transformam vírus em Legos moleculares

Mais tópicos