Camuflagem inspirada nos polvos pode enganar e sinalizar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/01/2024

A ação muscular do polvo (em cima) é imitada por um conjunto de estruturas em microescala (centro) preenchidas com moléculas especiais (embaixo).
[Imagem: Preeta Pratakshya et al. - 10.1038/s41467-023-40163-7]

Biomimetismo

Usando contrações musculares feitas em uma fração de segundo, o polvo de anéis azuis (Hapalochlaena lunulata) altera o tamanho e a cor dos padrões em sua pele para enganar presas e predadores e também para "conversar" com outros de sua espécie.

Preeta Pratakshya e seus colegas da Universidade da Califórnia em Irvine, nos EUA, inspiraram-se nessa maravilha natural para desenvolver uma nova plataforma tecnológica com capacidades semelhantes. O objetivo é amplo, com usos em diversos campos, incluindo medicina, robótica e energia sustentável.

"Nós ficamos fascinados pelos mecanismos que sustentam a capacidade do polvo de anéis azuis de mudar rapidamente as marcas da sua pele entre estados ocultos e expostos," disse o professor Alon Gorodetsky. "Para este projeto, trabalhamos para imitar as habilidades naturais do polvo com dispositivos de materiais únicos que sintetizamos em nosso laboratório, e o resultado é um sistema de sinalização e camuflagem inspirado no polvo que é simples de fabricar e funciona por um longo tempo quando operado continuamente, e pode até mesmo se reparar quando danificado."

A arquitetura tem como base uma película fina que consiste em anéis azuis enrugados em torno de círculos marrons - muito parecidos com os do polvo - imprensados entre um eletrodo condutor de prótons transparente e uma membrana acrílica, com outro eletrodo idêntico por baixo.

Mas obter o efeito completo exigiu que os pesquisadores chegassem ao nível molecular, o que envolveu o uso de acenos, compostos orgânicos feitos de anéis de benzeno fundidos linearmente. Moléculas sintéticas do tipo nonaceno (com nove anéis fundidos linearmente) ajudaram a dar à plataforma algumas de suas capacidades excepcionais. Isto foi possível com compostos extremamente estáveis - eles podem sobreviver a anos de armazenamento no ar e mais de um dia de irradiação contínua com luz brilhante no ar.

"Para nossos dispositivos, conceituamos e projetamos uma molécula semelhante ao nonaceno com uma arquitetura única," disse Pratakshya. "Acenos são moléculas de hidrocarbonetos orgânicos com uma série de características vantajosas, incluindo facilidade de síntese, características eletrônicas ajustáveis e propriedades ópticas controláveis."

A tecnologia biomimética terá muitos usos além das camuflagens.
[Imagem: Preeta Pratakshya et al. - 10.1038/s41467-023-40163-7]

Versatilidade

O tipo dessas moléculas usadas para fabricar a camada do anel azul colorido é o que confere aos dispositivos suas características mais interessantes, incluindo propriedades espectroscópicas ajustáveis, facilidade de fabricação simples em bancada e estabilidade ambiente-atmosfera sob iluminação.

Outra vantagem crucial é que a equipe demonstrou que as propriedades responsivas a estímulos das moléculas podem ser previstas computacionalmente, o que abre caminhos para o projeto de outras tecnologias de camuflagem baseadas na plataforma.

Nos seus testes de laboratório, os dispositivos bioinspirados alteraram sua aparência visível mais de 500 vezes com pouca ou nenhuma degradação, e também puderam autorreparar-se de forma autônoma, sem intervenção dos pesquisadores.

As capacidades também foram demonstradas nas partes ultravioleta, luz visível e infravermelho próximo do espectro eletromagnético, permitindo que os dispositivos dissimulem outros objetos da detecção ou emitam sinais sem serem detectados visualmente.

"A robustez fotofísica e a processabilidade geral da nossa molécula semelhante ao nonaceno - e presumivelmente suas variantes - abrem oportunidades para investigações futuras desses compostos no contexto de sistemas optoeletrônicos tradicionais, como diodos emissores de luz e células solares," concluiu Gorodetsky.

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