Os pesquisadores da ETH Zurich criaram cores artificiais imprimindo em 3D certas nanoestruturas inspiradas nas de uma borboleta. Este princa­pio pode ser usado no futuro para produzir telas coloridas.

Para sua nova tecnologia, os cientistas do grupo de Andrew deMello, professor de engenharia bioquímica, se inspiraram nas borboletas. As asas da espanãcie Cynandra opis, nativa da áfrica tropical, são decoradas com cores brilhantes. Estes são produzidos por estruturas desuperfÍcie regulares extremamente intrincadas na faixa de tamanho do comprimento de onda da luz visível. Ao desviar os raios de luz, essas estruturas amplificam ou cancelam os componentes individuais da cor da luz. Liderados por deMello, os pesquisadores conseguiram replicar as estruturas superficiais de Cynandra opis, bem como outras estruturas modificadas, usando uma técnica de impressão nano-3D. Desta forma, eles criaram um princa­pio fa¡cil de usar para a produção de estruturas que geram cores estruturais.

Existem numerosos exemplos de tal coloração estrutural na natureza, incluindo estruturas desuperfÍcie irregular ospor exemplo, encontradas em outras espanãcies de borboletas. “As nanoestruturas regulares nas asas de Cynandra opis, no entanto, eram particularmente adequadas para reconstrução usando impressão 3D”, explica Xiaobao Cao, ex-aluno de doutorado do grupo deMello e principal autor deste estudo. As estruturas de Cynandra opis consistem em duas camadas de grade empilhadas perpendicularmente uma a  outra, com um espaa§amento de rede de cerca de 1/2 a 1 micra´metro.

Ao variar esse espaa§amento da trelia§a e a altura das hastes da trelia§a na faixa entre 250 nana´metros e 1,2 micra´metros, os pesquisadores da ETH conseguiram produzir estruturas impressas em 3D que geram todas as cores do espectro visível. Muitas dessas cores não ocorrem no modelo natural (a borboleta) em que suas estruturas se baseiam.

Os pesquisadores conseguiram produzir essassuperfÍcies usando diferentes materiais, incluindo um pola­mero transparente. “Isso possibilitou iluminar a estrutura por trás para destacar a cor”, explica Stavros Stavrakis, cientista saªnior do grupo deMello e coautor do estudo. "Esta éa primeira vez que conseguimos produzir todas as cores do espectro visível como cores estruturais em um material translaºcido."

Como parte do estudo, os cientistas produziram uma imagem em miniatura de pixels de cores estruturais multicoloridas medindo 2 por 2 micra´metros. Essas pequenas imagens podera£o um dia ser usadas como recurso de segurança em notas e outros documentos. Como as cores podem ser produzidas com material transparente, também seria possí­vel fabricar filtros de cores para tecnologias a³pticas. Isso se encaixa bem com a principal atividade de pesquisa do grupo ETH Professor deMello, que desenvolve sistemas microflua­dicos ossistemas miniaturizados para experimentos químicos e biola³gicos.

A produção em larga escala de nanoestruturas também éconceba­vel, dizem os pesquisadores. Uma estrutura negativa poderia ser impressa em 3D para servir de modelo, o que possibilitaria a produção de um grande número de reproduções. Isso significa que o princa­pio pode ser adequado para a fabricação de telas coloridas de alta resolução, como telas finas dobra¡veis. E, por fim, os cientistas apontam que as cores estruturais podem substituir os pigmentos usados ​​hoje em impressão e pintura. As cores estruturais tem algumas vantagens sobre os pigmentos convencionais: duram mais porque não desbotam quando expostas a  luz e, na maioria dos casos, tem uma melhor pegada ambiental.

A pesquisa foi publicada na Advanced Materials .