RAIO-X INSTANTÂNEO DE ASAS DE BORBOLETA REVELA FÍSICA SUBJACENTE DA COR. (Comentado)

Uma equipe de físicos que visualizou a nanoestrutura interna de uma asa de borboleta intacta descobriu dois atributos físicos que fazem essas estruturas tão brilhantes e coloridas.

Uma equipe de físicos que visualizou a nanoestrutura interna de uma asa de borboleta intacta descobriu dois atributos físicos que fazem essas estruturas tão brilhante e colorido. Crédito: © boule1301 / Fotolia

Uma equipe de físicos que visualizou a nanoestrutura interna de uma asa de borboleta intacta descobriu dois atributos físicos que fazem essas estruturas tão brilhantes e coloridas. Crédito: © boule1301 / Fotolia

“Ao longo de milhões de anos, borboletas evoluíram mecanismos celulares sofisticados para crescer estruturas coloridas, normalmente, com a finalidade de camuflagem, bem como o acasalamento”, diz Oleg Shpyrko, um professor associado de física na Universidade da Califórnia San Diego, que liderou o esforço de pesquisa. “Sabe-se a mais de um século que as asas destas belas criaturas contêm o que são chamados de cristais fotônicos, que podem refletir a luz de apenas uma cor particular.”

Mas exatamente como essas estruturas ópticas complexas são montadas de uma forma que torna-las tão brilhantes e coloridas permaneceu um mistério. Em um esforço para responder a essa pergunta, Shpyrko e Andrej Singer, pesquisador de pós-doutorado em seu laboratório, foram para o Advanced Photon Source no Laboratório Nacional Argonne, em Illinois, que produz raios-x muito parecidos com um laser óptico.

Ao combinar esses raios-x tipo laser com uma técnica de imagem avançada chamada “ptychography“, os físicos UC San Diego, em colaboração com físicos da Universidade de Yale e do Laboratório Nacional Argonne, desenvolveram um novo método de microscopia para visualizar a nanoestrutura interna das minúsculas “escamas” que compõem a asa de borboleta sem a necessidade de corta-las.

Os pesquisadores relatam na edição da revista Science os avanços que o seu estudo das escamas da borboleta Empedor of India borboleta, Teinopalpus imperialis, revelou que essas minúsculas estruturas asa consistem de cristais fotônicos “altamente orientados”.

“Isso explica por que as escalas parecem ter uma única cor”, diz Singer, o primeiro autor do paper. “Também descobrimos através do estudo cuidadoso das micrografias de alta resolução minúsculas irregularidades de cristal que podem melhorar as propriedades de dispersão da luz, fazendo com que as asas de borboleta pareçam mais brilhantes.”

Estes deslocamentos de cristal ou defeitos ocorrem, dizem os pesquisadores, quando outras formas perfeitamente periódicas de deslizamentos de estrutura de cristal ocorrem por uma linha de átomos. “Defeitos podem ter uma conotação negativa, mas eles são realmente muito uteis melhorando materiais”, explica o Singer. “Por exemplo, ferreiros aprenderam ao longo dos séculos como induzir propositalmente defeitos em metais para torná-los mais fortes”.

Engenharia de defeitos “é também um foco para muitas equipes de investigação e empresas que trabalham na área de semicondutores. Em cristais fotônicos, os defeitos podem melhorar luz- espalhando propriedades por meio de um efeito chamado de localização de luz”.

“Na evolução de asas de borboleta”, acrescenta ele, “parece natureza aprendeu a projetar esses defeitos de propósito”.

Journal Reference:
1. A. Singer, L. Boucheron, S. H. Dietze, K. E. Jensen, D. Vine, I. McNulty, E. R. Dufresne, R. O. Prum, S. G. J. Mochrie, O. G. Shpyrko. Domain morphology, boundaries, and topological defects in biophotonic gyroid nanostructures of butterfly wing scales. Science Advances, 2016; 2 (6): e1600149 DOI: 10.1126/sciadv.1600149

Fonte: Science Daily

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Comentários internos.

Existe um erro nesta reportagem. Ela mostra um estudo feito com a borboleta Teinopalpus imperialis que é da família Papilionidae da Índia, mas a imagem da borboleta azul acima é uma espécie do gênero Morpho da família Nymphalidae que ocorre na América do Sul. Talvez o que o autor da reportagem (e não do estudo) teve a intenção de indica que as asas da boprboleta Morpho também seja dotada de cristais fotônicos por refletir a cor azul, mas o correto seria utilizar uma imagem que represente o estudo.

A maioria das borboletas do gênero Morpho são de coloração metálica cintilante com tons de azul, violeta e verde. Essa coloração pode se dar de duas formas, que demonstram a diferença de dois principais clados dentro do grupo do gênero. No clado Marcus, formado pelas borboletas Morpho marcus e Morpho eugenia a iridescência ocorre pela sobreposição de escamas. Nas outras linhagens ocorre pela especialização de microestruturas na superfície dorsal das asas que promove iridescência (Blandin & Purser, 2013). Estas cores não são o resultado de pigmentação, mas sim da reflexão da luz promovida pelas escamas levando a efeitos que dependem tanto de comprimento de onda e ângulo de incidência.

A imagem que representa a borboleta indiana Teinopalpus imperialis é esta:

Teinopalpus imperialis (Papilionidae)

Teinopalpus imperialis (Papilionidae)

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Cristais fotônicos, Borboletas.

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Referência

Blandin P. & Purser B. 2013. Evolution and diversification of Neotropical butterflies: Insights from the biogeography and phylogeny of the genus Morpho Fabricius, 1807 (Nymphalidae: Morphinae), with a review of the geodynamics of South America. Tropical Lepidoptera Research, 23(2): 62-85.

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