A asa da borboleta e a nanotecnologia: cor estrutural

Odilio B.G Assis

doi:10.1590/s1806-11172013000200001

Abstract

Cores estruturais são aquelas geradas como resultado da interferência construtiva da difração em uma grade ou em estruturas com certa ordenação nanométrica. A cor estrutural difere da cor química (encontrada na maioria dos seres vivos) pela ausência de pigmentos, sendo resultado apenas de efeitos óticos superficiais. As asas das borboletas são os melhores exemplos de geradoras de cores estruturais e com o advento da microscopia, o detalhamento dessas estruturas permitiu elevar o conhecimento do fenômeno assim como com o recentemente avanço da nanotecnologia, as primeiras reproduções artificiais dessas estruturas foram obtidas com potenciais aplicações em diversos campos. Neste artigo apresentamos as principais diferenças entre uma cor química e uma estrutural, do ponto de vista físico, com um formalismo bastante simples mostrando que conceitos óticos básicos podem explicar, ainda que de forma simplificada, a geração de cor estrutural.

Highlights

Cores estruturais sao aquelas geradas como resultado da interferencia construtiva da difracao em uma grade ou em estruturas com certa ordenacao nanometrica
O que se tem claro hoje, ́e que as cores visualizadas nas asas de uma borboleta sao de origem fısica resultantes da interferencia de ondas cujo comprimento ou comprimentos identificaveis sao funcoes do arranjo espacial e da distribuicao das escamas
Em um pigmento natural temos diversas transicoes de estados e relacionamos as energias envolvidas como a somatoria das transicoes que ocorrem em todos os estados excitados, definimos assim o coeficiente de absorcao molar, como uma constante de proporcionalidade relativa a absorbancia total de um composto

Summary

Introducao

Os gregos foram os primeiros a registrarem essa admiracao e debrucarem nesse assunto ja no quarto ou quinto seculo antes de Cristo [1], descrevendo as asas das borboletas como uma estrutura constituıda de complexas redes de minusculas escamas sobrepostas. Diferente dos vegetais que alteram suas coloracoes por reacoes quımicas, seja pela perda ou oxidac ̃ao da clorofila ou durante a maturacao de um fruto cuja alteracao ocorre em funcao da polimerizacao de carotenos; em insetos, e em particular nas borboletas, as cores sao geradas pela ordenacao de estruturas superficiais nanometricamente ordenadas, refletindo combinacoes de determinados comprimentos de onda. O que se tem claro hoje, ́e que as cores visualizadas nas asas de uma borboleta sao de origem fısica resultantes da interferencia de ondas cujo comprimento ou comprimentos identificaveis sao funcoes do arranjo espacial e da distribuicao das escamas. Exemplificando a relacao entre o numero de ligacoes conjugadas e a cor observada, podemos ilustrar as estruturas como o antraceno (tricıclico linear) quee incolor, o naftaceno (tretracıclico linear) que emite a cor laranja e o pentaceno (pentacıclico linear) quee tipicamente azul, estruturas estas dispostas na Fig. 2 [16]

Pigmentos

Cor estrutural

Aplicacoes nanotecnologicas bio-inspiradas

Agradecimentos