Nanoestrutura olho-de-mariposa inspirada em mecanismos da natureza - Ciência e Engenharia de Materiais

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terça-feira, 1 de dezembro de 2020

Nanoestrutura olho-de-mariposa inspirada em mecanismos da natureza

   





Resumo: Nanoestruturas são desenvolvidas com design inspirado na natureza. Filmes inspirados em olhos de mariposa funcionam como anti-reflexos e podem ter aplicações em monitores de tela plana e também painéis solares.



Muitos problemas são resolvidos baseados nos mecanismos da natureza. Foi desenvolvido um revestimento anti-reflexo que foi inspirado nas bioestruturas peculiares encontradas nos olhos de mariposas.

As mariposas evoluíram para desenvolver olhos não reflexivos. Seus olhos têm uma estrutura nanométrica que torna a superfície do olho graduada. Isso faz com que a maior parte da luz incidente se curve na superfície e, portanto, seja transmitida através do olho ao invés de ser refletida por ele. Esta estrutura em nanoescala é tão eficaz que pesquisadores tentaram imitá-la usando outros materiais para criar revestimentos anti-reflexos com vários graus.

No entanto, apesar dos avanços recentes da nanociência que permitem a adoção dessa ideia para diversas aplicações, ainda existem barreiras a serem superadas em termos de escala e custo. Para resolver esses problemas, cientistas da Universidade de Ciência de Tóquio e da Geomatec Co., Ltd., no Japão, têm trabalhado em uma nova estratégia para produzir nanoestruturas olho-de-mariposa e filmes transparentes.

Embora esta equipe já tivesse criado moldes de olho-de-mariposa feitos de carbono vítreo gravado com um feixe de íons de oxigênio, essa abordagem não era escalável. "A produção de substratos de carbono vítreo requer o uso de tecnologia de metalurgia do pó, que é difícil de se usar para produzir moldes com uma grande área", explica o professor Jun Taniguchi da Universidade de Ciência de Tóquio, "Para superar essa limitação, tentamos usar apenas uma camada fina de carbono vítreo depositado sobre um grande substrato de vidro regular."

Para tornar esta nova estratégia viável, a equipe optou por usar um sistema de plasma acoplado indutivamente (ICP). Essa tecnologia produz uma faixa de irradiação de feixe de íons mais ampla, que é mais adequada para trabalhar em estruturas de grandes áreas.

As propriedades ópticas destes filmes foram notáveis: sua refletância para a luz na faixa visível era de apenas 0,4%, 10 vezes menor do que a de um filme semelhante sem a nanoestrutura do olho-de-mariposa. Além do mais, a transmissão da luz através do material também foi aumentada.

O Sr. Hiroyuki Sugawara, diretor técnico da Geomatec, destaca as muitas aplicações possíveis destes filmes. "Poderíamos usar esses filmes para melhorar a visibilidade em monitores de tela plana, sinais digitais, e as placas de acrílico transparente usadas em todos os lugares desde o início da pandemia de COVID-19. Além disso, o revestimento anti-reflexo também pode ser uma forma eficiente de melhorar o desempenho dos painéis solares."

Este estudo mostra como expandir o uso de estruturas inspiradas na natureza. Esses avanços também podem ajudar a preservar a natureza para que possamos continuar obtendo ideias úteis de outras espécies.






Referência:

Tomoya Yano et al, Moth-eye structured mold using sputtered glassy carbon layer for large-scale applications, Micro and Nano Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.mne.2020.100077


Redação: Nathielle Harka - UNILA