2005-11-18

Subject: Asas das borboletas funcionam como LED's

 

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Asas das borboletas funcionam como LED's

 

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@ Peter VukusicQuando os cientistas desenvolveram um dispositivo emissor de luz eficiente não se aperceberam que as borboletas já estavam a usar o mesmo método há cerca de 30 milhões de anos.

As manchas fluorescentes nas asas de algumas borboletas africanas funcionam de forma muito semelhante à dos díodos emissores de luz (vulgarmente conhecidos por LEDs, segundo as suas iniciais inglesas). Estes LEDs de alta emissão são uma variação eficiente dos díodos usados em equipamentos electrónicos e em mostradores digitais.

Em 2001, Alexei Erchak e a sua equipa do Massachusetts Institute of Technology (MIT) demonstraram um método para a construção de um LED mais eficiente. A maioria da luz emitida pelos LED vulgares não consegue escapar, o que resulta no que os cientistas chamam uma baixa eficiência de extracção de luz.

O LED desenvolvido no MIT usava um cristal fotónico bidimensional, uma matriz triangular de buracos escavados na camada superior, que reforçava a extracção de luz. Estruturas em camadas conhecidas por reflectores de Bragg foram usadas para controlar a direcção da emissão.

Pete Vukusic e Ian Hooper da Universidade de Exeter no Reino Unido mostraram agora que as borboletas africanas desenvolveram um mecanismo idêntico para se fazerem notar na natureza.

As borboletas da espécie Princeps nireus vivem nas zonas ocidental e central de África, apresentam asas negras com brilhantes manchas azuis ou verde-azuladas.

As escamas das asas na zona das manchas funcionam como cristais fotónicos bidimensionais, carregadas de pigmentos e estruturadas de uma tal forma que produzem uma fluorescência intensa.

O pigmento das asas das borboletas absorve luz ultravioleta, que é seguidamente reemitida através da fluorescência, sob a forma da brilhante luz verde-azulada.

 

A maioria desta luz seria perdida se o pigmento não estivesse localizado na zona da asa que apresenta micro-buracos regularmente distribuídos. Esta camada de cilindros ocos cheios de ar nas escamas da asa é, basicamente, a versão natural de um cristal fotónico bidimensional.

Tal como o seu primo LED de alta emissão, impede que a cor fluorescente fique aprisionada no interior da estrutura ou que seja emitida para os lados.

As escamas também têm uma espécie de espelho por baixo, que reflecte para cima toda a luz fluorescente que é emitida para baixo. Novamente, esta situação é em tudo semelhante aos reflectores de Bragg dos LED de alta emissão.

@ Peter Vukusic"Ao contrário dos díodos, o sistema das borboletas não apresenta claramente nenhum semicondutor e não produz a sua própria energia radiante", diz Vukusic, "o que o torna duplamente eficiente de certa forma. Mas a forma como a luz é extraída do sistema da borboleta é mais do que uma analogia, é idêntico ao dos LEDs."

Vukusic concordou ainda que estudar os designs naturais como este pode ajudar os cientistas a melhoras os mecanismos e estruturas feitas pelo Homem. "Quando se estuda estas coisas e se tem uma ideia da arquitectura fotónica disponível, começamos a apreciar a elegância com que a natureza monta as coisas." 

 

 

Saber mais:

Science

University of Exeter

 

 

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