por Justin Mullins
Publicado em fevereiro de 2006
Método sofisticado de manipular luz é descoberto na espécie de borboleta Princeps nireus
Em 2001, Alexei Erchak no Massachusetts Institute of Technology, em Cambridge [Massachusetts, Estados Unidos], tornou público um diodo emissor de luz [LED em inglês] que não sofreu nenhuma das perdas de luz que podem provocar problemas em LEDs comuns. O aparelho de Erchak foi modificado com uma camada refletora especial e uma estrutura ótica conhecida como cristal fotônico, que juntos capturaram a luz que, de outro modo, teria se perdido e canalizada num raio útil de luz. O projeto [do LED de Erchak] direcionou seis vezes mais luz no seu raio do que um [LED] não modificado, uma melhora que impressionou os pesquisadores de LED na ocasião.
Agora uma equipe de pesquisadores da Grã-Bretanha disse que a estrutura que faz o LED de Erchak tão especial não é nada especial. Procure bastante e você pode vê-lo nas asas fluorescentes das borboletas africanas da espécie Princeps nireus. Além disso, a estrutura dessas asas é sutilmente diferente do design do MIT de um modo que pode oferecer pistas em como melhorar mais ainda os LED. Vide a imagem, “Design Inteligente”.
Design Inteligente e tecnologia: Peter Vukusic encontra um refletor Bragg em asas de borboletas.
PETER VUKUSIC/UNIVERSITY OF EXETER
A espécie P. nireus é encontrada nas regiões nordeste e central da África, e tem asas escuras com manchas de marcas azuis esverdeadas. As marcas não algo altamente incomuns no mundo das borboletas, mas o modo como essas borboletas produzem luz é altamente incomum. “A espécie Princeps é única, até onde nós sabemos no modo como produz cor,” disse Peter Vukusic, um físico óptico na Universidade de Exeter, no sudeste da Inglaterra, que tem estudado as escamas que constituem as regiões extremamente coloridas das asas da criatura. Essas escamas contêm um pigmento que absorve a luz nas ondas de tamanhos em torno de 420 nanômetros — aproximadamente azul celeste — e o irradia em 505 nm na região azul esverdeada onde os olhos da borboleta são particularmente sensíveis.
O problema com este mecanismo é que enquanto metade da luz fluorescente é irradiada para fora da borboleta, a outra metade irradia para dentro da estrutura da asa. Aquela metade de luz seria perdida se não fosse pela extraordinária estrutura das escamas.
Vukusic descobriu que a base de cada escama é um espelho de três lâminas altamente eficiente—uma estrutura conhecida como um refletor distribuído Bragg. A luz do pigmento quica impetuosamente entre estas camadas, interfere construtivamente, e depois escapa na direção de onde veio.
Todavia, os refletores distribuídos Bragg não são perfeito; alguma luz sempre fica retida na superfície do refletor e se perde. Mas, a borboleta tem outro truque legal para contornar isso. Vukusic e seu colega Ian Hooper descobriram que em cada escama, situada bem acima do espelho, está uma faixa de material cheia de cilindros côncavos de ar perpendiculares em relação ao espelho. Esses buracos cilíndricos canalizam a luz para fora do refletor, evitando que a luz fique retida. A faixa, disse Vukusic, é o que os físicos de óptica chamam de cristal fotônico.
O resultado final é uma estrutura altamente especializada que converte a luz do horizonte em luz azul e verde, captura esta luz, e finalmente a canaliza para fora para agir como plumagem a fim de atrair as borboletas fêmeas.
Projetando LEDs, Erchak resolveu essencialmente o mesmo problema colocando um refletor distribuído Bragg abaixo do seu LED e um cristal fotônico acima dele — assim como a natureza fez com a P. nireus. “Quem sabe quanto tempo teria sido economizado se nós tivéssemos visto a estrutura desta borboleta uns 10 anos atrás,” disse Vukusic.
P. nireus pode ter mais para ensinar. No LED de Erchak, com o seu cristal periódico perfeito, a luz é melhor transmitida em alguns ângulos do que em outros. Mas deve existir um jeito na estrutura quase periódica dos cristais fotônicos da P. nireus.
NOTA DO BLOGGER:
Com este artigo iniciamos o “processo evolutivo” deste blogger em 2008. Quem viver, verá.
Esta publicação não faz parte do Discovery Institute/Center for Science and Culture, e Peter Vukusic, até onde eu sei, não esposa e nem propõe a teoria do Design Inteligente.
Nós do Design Inteligente propomos que sinais de inteligência são empiricamente detectados na natureza. É preciso um pouco de Bacon aqui: fazer perguntas à natureza, e seguir as evidências aonde elas forem dar.
