Captação de energia solar com nanoestruturas que reproduzem o negrume de asas de borboletas

Algumas borboletas apresentam asas pretas que podem coletar energia solar com uma eficiência impressionante. A energia luminosa coletada pode ser transformada em energia térmica para o aquecimento da borboleta, podendo assim mantê-la metabolicamente ativa mesmo sob tempo frio. É o caso da Papilio helenus, apresentada na figura abaixo.

Papilio helenus

Em um trabalho apresentado em encontro recente da American Chemical Society, o pesquisador Tongxiang Fan, Ph.D. entrou no rol de cientistas que se inspiraram em exemplos da natureza para desenvolver dispositivos nanotecnológicos. Este tipo de inspiração  já rendeu frutos interessantes em diversas áreas, como este próprio blog já discutiu anteriormente. No caso das asas de borboleta, os cientistas observaram que a presença de melanina, um pigmento presente em diversos organismos - inclusive no nosso - não era a única responsável pela alta eficiência de coleta de energia solar pela asa. Um aspecto micro- e nanoestrutural das asas ajudava, e muito, nesta tarefa: a presença de escamas dotadas de canais que absorvem luz intensamente. A nanoestrutura destes canais faz com que a luz visível e outras ondas de comprimentos superiores sejam intensamente absorvidas. Além disso, nas bordas dos conjuntos de canais estão localizados refletores paralelos que ajudam a "guiar" a luz para dentro dos canais! A imagem abaixo mostra a estrutura microscópica da superfície da asa da borboleta Papilio helenus. Repare o negrume profundo de suas asas.

Crédito: American Chemical Society

Os cientistas usaram o que aprenderam com as borboletas para produzir células de captação solar, no estilo das anteriormente discutidas aqui, utilizando dióxido de titânio e platina nanoestruturados de maneira semelhante à encontrada nas asas. Resultado? A eficiência do aproveitamento da energia solar dobrou em relação ao material convencional!

Litografia de dois fótons: a nanorresolução é impressionante!

Quem pela primeira vez usou a palavra "litografia" foi inspirado pelas palavras gregas lithos e graphein, que em português objetivo significam, respectivamente, pedra e escrever. Eu aposto que os primevos litógrafos ficariam boquiabertos caso vissem o que nanotecnólogos fazem, nos tempos de Dilma e Neymar, com a sua clássica arte de grafar em pedra.

Na era da nanotecnologia, a pedra, que antes fora de calcário, foi substituída por bases sólidas embebidas em precursores de polímeros e fotocatalisadores. O giz de outrora foi substituído pela luz, que graças aos dispositivos de laser pode ser concentrada em altas densidades de energia luminosa. Temos assim a fotolitografia nanométrica!

As reações induzidas pela luz na mistura do precursor de polímeros e fotocatalisadores produzem efeitos 3D que estão na base desta técnica de nanoimpressão. Pequenos depósitos sólidos de polímero compõem o pixel (uma transliteração ao português da palavra inglesa pixel - picture element -).

O resultado é impressionante. A resolução é nanométrica.

Observe as imagens abaixo e seus detalhes!

De cima para baixo: um carro de corrida com 285 micrometros em sua maior dimensão; uma miniatura  da Stephansdom de Viena (um elétron humanizado teria vertigens do alto da micrométrica torre do sino!); a microponte de Londres com seus 90 micrometros e cheia de detalhes nanométricos.
(Fonte: Technische Universität Wien, TUWien, também disponível em http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=impressora-3d-nano-precisao&id=010165120313)

Nem mesmo Asimov, pelo que sugerem meus neurônios, imaginou uma nanoimpressora 3D.

Como cantava Greg Graffin, às vezes a realidade é mais bizarra que a ficção.

Confira a nanoimpressão 3D do carro de corrida em tempo real no vídeo abaixo!