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May 02, 2024

Esta é a tinta mais leve do mundo

Max G. Levy Debashis Chanda teve dificuldade em encontrar um físico que soubesse pintar. Os pesquisadores de seu laboratório de nanociências na Universidade da Flórida Central já haviam resolvido os problemas do

Max G. Levy

Debashis Chanda teve dificuldade em encontrar um físico que soubesse pintar. Os pesquisadores de seu laboratório de nanociências na Universidade da Flórida Central já haviam resolvido os problemas do maquinário de última geração necessários para criar um novo tipo revolucionário de tinta de resfriamento. Eles encheram frascos com cores vivas. Mas quando chegou a hora de exibi-lo, eles bateram em uma parede. “Mal conseguíamos desenhar uma borboleta à mão, que é um desenho meio infantil”, diz Chanda.

Eles fizeram isso de qualquer maneira. A forma e o design em quatro cores parecem básicos, mas a simplicidade engana. Se você ampliar profundamente – em dimensões invisíveis – essa tinta não se parece em nada com a tinta que você conhece.

A cor nos rodeia na natureza e nós a recriamos com pigmentos. Você pode pensar nos pigmentos como minerais pulverizados, metais pesados ​​ou produtos químicos que transformamos em óleo e espalhamos sobre uma tela ou carro: o cobalto fica azul; vermelho ocre; amarelo cádmio. “Mas a natureza tem uma maneira muito diferente de criar cores da nossa”, diz Chanda. Alguns dos looks mais vívidos da natureza - do tipo usado por pavões, besouros e borboletas - funcionam sem pigmento.

Essas cores vêm da topografia. Paisagens submicroscópicas nas superfícies externas de penas de pavão, conchas de besouros e asas de borboleta difratam a luz para produzir o que é conhecido como cor estrutural. É mais duradouro e sem pigmentos. E para os cientistas, é a chave para criar tintas que não sejam apenas melhores para o planeta, mas que também possam ajudar-nos a viver num mundo mais quente.

Em um artigo publicado este mês na Science Advances, o laboratório de Chanda demonstrou uma tinta inédita baseada em cores estruturais. Eles acham que é a tinta mais leve do mundo - e querem dizer isso tanto em termos de peso quanto de temperatura. A tinta consiste em minúsculos flocos de alumínio pontilhados com nanopartículas de alumínio ainda menores. Uma passa dessa coisa poderia cobrir a frente e a parte de trás de uma porta. É leve o suficiente para reduzir potencialmente o uso de combustível em aviões e carros revestidos com ele. Ele não retém o calor da luz solar como fazem os pigmentos e seus constituintes são menos tóxicos do que as tintas feitas com metais pesados, como cádmio e cobalto.

Angela Watercutter

Julian Chokkatu

Cavaleiro

Joe Ray

Dayna Baumeister, codiretora do Centro de Biomimética da Universidade Estadual do Arizona, não se surpreende com o fato de a tinta ter tantas funções ocultas. “É uma demonstração fantástica do que é possível quando repensamos os nossos projetos pedindo conselhos à natureza”, diz ela.

Apesar de todas as suas imperfeições, a tinta é difícil de vencer. As pessoas usam pigmentos há milênios, então os truques para obter a aparência certa foram dominados pelos fabricantes de tintas. “Eles sabem exatamente que aditivo adicionar para alterar o brilho; eles podem torná-lo mais claro ou atenuado – eles descobriram tudo isso ao longo de centenas de anos”, diz Chanda.

Novas formas de tinta devem inovar além disso – no domínio da física, não apenas da estética. Ainda assim, os membros do laboratório de Chanda encontraram a inovação por acaso. Eles não tinham a intenção de fazer tinta. Eles queriam fazer um espelho, especificamente um espelho longo e contínuo de alumínio, construído usando um instrumento chamado evaporador de feixe de elétrons. Mas em cada tentativa, eles notavam pequenas “nanoilhas”, aglomerados de átomos de alumínio, pequenos o suficiente para serem invisíveis, mas grandes o suficiente para atrapalhar o brilho do espelho. Nanoilhas apareceram por toda a superfície do que agora – frustrantemente – não era um espelho contínuo. “Foi muito chato”, lembra Chanda.

Então veio uma epifania: essa ruptura estava fazendo algo útil. Quando a luz branca ambiente atinge as nanopartículas de alumínio, os elétrons do metal podem ficar excitados – eles oscilam ou ressoam. Mas quando as dimensões chegam à nanoescala, os átomos ficam ainda mais exigentes. Dependendo do tamanho da nanopartícula de alumínio, seus elétrons oscilarão apenas para determinados comprimentos de onda de luz. Isso reflete a luz ambiente como uma fração do que era: uma única cor. Camadas de partículas de alumínio sobre uma superfície reflexiva – como aquele espelho que eles tentavam construir – amplificaram o efeito colorido.