Das penas das aves às peles dos frutos, o mundo natural tem duas formas principais de exibir a cor: através de substâncias pigmentares que proporcionam uma absorção selectiva da cor, ou através da cor estrutural – o uso de estruturas microscópicas para controlar a reflexão da luz.
Agora os cientistas conceberam um modelo de computador que explica porque as cores estruturais foscas mais brilhantes na natureza são quase sempre o azul e o verde: porque esses são os limites da cor estrutural dentro do espectro visível da luz.
Além de nos dar uma melhor compreensão de como os azuis e verdes mais brilhantes são criados no mundo natural, a pesquisa também pode ser importante para desenvolver tintas e revestimentos vibrantes e ecológicos que não se desvanecem com o tempo ou liberam produtos químicos tóxicos.
“Além de sua intensidade e resistência ao desbotamento, uma tinta fosca que usa cor estrutural também seria muito mais amigável ao meio ambiente, pois corantes e pigmentos tóxicos não seriam necessários”, diz o físico Gianni Jacucci da Universidade de Cambridge no Reino Unido.
“Entretanto, precisamos primeiro entender quais são as limitações para recriar esses tipos de cores antes que qualquer aplicação comercial seja possível.”
Com a cor estrutural, a estrutura nanoescala na superfície é o que dita a própria cor.
Às vezes – como nas penas de pavão, por exemplo – essa cor pode ser iridescente, e mudar entre tonalidades de cor em diferentes ângulos e sob diferentes luzes. Estas são produzidas por estruturas cristalinas ordenadas.
Com outras estruturas, obtém-se uma cor mate que não se altera devido a estruturas desordenadas; na natureza isto só foi observado na produção de tonalidades azuis e verdes. O objectivo do novo estudo foi ver se esta era uma limitação inerente a estas estruturas.
O novo modelo de computador, baseado em materiais artificiais chamados óculos fotónicos, mostra que o vermelho está de facto fora do âmbito das técnicas de dispersão por detrás das cores estruturais foscas: a região do comprimento de onda longo do espectro visível não pode ser facilmente reflectida utilizando as técnicas destas estruturas de superfície microscópicas.
“Devido à complexa interacção entre dispersão simples e dispersão múltipla, e as contribuições da dispersão correlacionada, descobrimos que além do vermelho, amarelo e laranja também dificilmente podem ser alcançados”, diz a química Silvia Vignolini, da Universidade de Cambridge.
Deve ser por isso que os vermelhos foscos brilhantes são produzidos usando pigmentos na natureza, em vez de cor estrutural. A equipa pensa que a evolução na natureza levou a diferentes formas de produzir cores vermelhas, devido aos limites das estruturas subjacentes.
Saber mais sobre como estas cores estruturais foscas são criadas nos levará mais perto da produção de tintas livres de pigmentos e corantes – um passo significativo em materiais duradouros e amigos do ambiente para muitas aplicações.
Isso ainda está longe, e parece que vai ser necessária uma abordagem diferente para os vermelhos e as laranjas – outros tipos de nanoestruturas podem ser capazes de fazer o trabalho, depois de uma pesquisa mais detalhada sobre eles, mas por enquanto os cientistas de materiais estão tendo os mesmos problemas que o mundo natural.
“Quando tentamos recriar artificialmente a cor estrutural fosca para vermelhos ou laranjas, acabamos com um resultado de má qualidade, tanto em termos de saturação como de pureza de cor”, diz o químico Lukas Schertel, da Universidade de Cambridge.
A pesquisa foi publicada em PNAS.