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A modelagem computacional explica porque os azuis e verdes são as cores mais brilhantes da natureza
A cor estrutural, que é vista em algumas penas de pássaros, asas de borboletas ou insetos, não é causada por pigmentos ou tinturas, mas apenas pela estrutura interna .
Por Sarah Collins - 11/09/2020


Crédito: Universidade de Cambridge

Os pesquisadores demonstraram por que as cores vermelhas intensas e puras na natureza são produzidas principalmente por pigmentos, em vez da cor estrutural que produz tons de azul e verde brilhantes.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, usaram um experimento numérico para determinar os limites da cor estrutural fosca - um fenômeno que é responsável por algumas das cores mais intensas da natureza - e descobriram que ela se estende apenas até o azul e o verde em o espectro visível. Os resultados, publicados na PNAS , podem ser úteis no desenvolvimento de tintas atóxicas ou revestimentos com cor intensa que nunca desbota.

A cor estrutural, que é vista em algumas penas de pássaros, asas de borboletas ou insetos, não é causada por pigmentos ou tinturas, mas apenas pela estrutura interna . A aparência da cor, seja fosca ou iridescente, dependerá de como as estruturas estão dispostas em nanoescala.

"Por causa da interação complexa entre o espalhamento único e o espalhamento múltiplo, e as contribuições do espalhamento correlacionado, descobrimos que, além do vermelho, o amarelo e o laranja dificilmente podem ser alcançados"

Vignolini.

Estruturas ordenadas ou cristalinas resultam em cores iridescentes, que mudam quando vistas de diferentes ângulos. Estruturas desordenadas ou correlacionadas resultam em cores mate independentes de ângulos, que têm a mesma aparência de qualquer ângulo de visão. Como a cor estrutural não desbota, essas cores mate independentes de ângulos seriam muito úteis para aplicações como tintas ou revestimentos, onde efeitos metálicos não são desejados.

"Além de sua intensidade e resistência ao desbotamento, uma tinta fosca que usa cor estrutural também seria muito mais ecológica, já que tintas e pigmentos tóxicos não seriam necessários", disse o primeiro autor Gianni Jacucci, do Departamento de Química de Cambridge. "No entanto, primeiro precisamos entender quais são as limitações para recriar esses tipos de cores antes que qualquer aplicação comercial seja possível."

"A maioria dos exemplos de cores estruturais na natureza são iridescentes - até agora, exemplos de cores estruturais mate de ocorrência natural só existem em tons de azul ou verde", disse o co-autor Lukas Schertel. "Quando tentamos recriar artificialmente a cor estrutural fosca para vermelhos ou laranjas, acabamos com um resultado de baixa qualidade, tanto em termos de saturação quanto de pureza de cor."

Os pesquisadores, que estão baseados no laboratório da Dra. Silvia Vignolini, usaram modelagem numérica para determinar as limitações da criação de cores estruturais vermelhas saturadas, puras e mate.

Os pesquisadores modelaram a resposta óptica e a aparência da cor das nanoestruturas, como encontradas no mundo natural. Eles descobriram que cores estruturais mate e saturadas não podem ser recriadas na região vermelha do espectro visível, o que pode explicar a ausência dessas tonalidades em sistemas naturais.

"Por causa da interação complexa entre o espalhamento único e o espalhamento múltiplo, e as contribuições do espalhamento correlacionado, descobrimos que, além do vermelho, o amarelo e o laranja dificilmente podem ser alcançados", disse Vignolini.

Apesar das limitações aparentes da cor estrutural, os pesquisadores dizem que elas podem ser superadas usando outros tipos de nanoestruturas, como estruturas de rede ou estruturas hierárquicas de várias camadas, embora esses sistemas não sejam totalmente compreendidos ainda.

 

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