Plásticos capazes de mudar de cor parecem-se com opalas artificiais

Optical Society of America

26/07/2007





Imagine-se limpando a sua geladeira e sendo capaz de dizer se os alimentos estão estragados simplesmente porque as embalagens mudaram de cor; ou ser capaz de dizer se uma nota é falsa simplesmente esticando-a para ver se sua cor muda de tonalidade. Estas são apenas duas das inúmeras aplicações comerciais possíveis de um novo tipo de plástico flexível desenvolvido por cientistas da Universidade de Southampton, Inglaterra, e do Deutsches Kunststoff-Institut, na Alemanha.



Opalas artificiais



Combinando o melhor dos efeitos ópticos naturais e daqueles produzidos pelo homem, os novos filmes plásticos representam uma nova forma para que os objetos mudem de cor com precisão, sem necessidade de que sejam repintados.



Estes filmes de polímeros parecidos com a pedra semi-preciosa opala, pertencem a uma classe de materiais conhecidos como cristais fotônicos. De grande interesse na área de telecomunicações e fibras ópticas, esses cristais são constituídos por inúmeras unidades repetidas e até agora eram associados a um grande contraste nas propriedades ópticas dos seus componentes. Já os novos filmes capazes de alterar sua cor apresentam contrastes mínimos.



Tintas atóxicas



O grande interesse nos cristais fotônicos quando o assunto é a pintura vem do fato de que, ao contrário da maioria das tintas, eles são atóxicos – e podem ser muito baratos de se fabricar. O problema é que, até agora, as cores dos materiais fotônicos artificiais dependia do ângulo em que são olhados.



Já os materiais naturais, como a própria opala, as asas das borboletas e a carapaça de certas espécies de besouros, mesmo possuindo uma estrutura molecular muito menos precisa do que os materiais artificiais, possuem cores muito mais consistentes, fortes e menos dependentes do ângulo com que são olhados.



Materiais fotônicos



Os cientistas então descobriram que o efeito das estruturas naturais não vem de sua perfeição, mas de suas irregularidades. Os materiais fotônicos naturais mais espalham do que refletem a luz, como resultado de uma complexa interação entre a ordenação e as irregularidades presentes em sua estrutura.



Para imitar a natureza, os cientistas construíram novos filmes plásticos feitos com conjuntos de esferas empilhadas em três dimensões, ao invés de colocá-las em camadas. Essas esferas contêm nanopartículas de carbono inseridas entre as esferas, de forma que a luz não apenas reflete na interface entre as esferas plásticas e os materiais ao seu redor – ela também se espalha a partir das nanopartículas de carbono incorporadas entre as esferas.



O resultado é um filme de cor intensa, ainda que construído inteiramente de materiais que individualmente são ou transparentes ou pretos. Controlando a dimensão das esferas e das nanopartículas de carbono, os cientistas conseguem ajustar a cor do plástico.





Bibliografia:

Nanoparticle-tuned Structural Color from Polymer Opals

Otto L. J. Pursiainen, Jeremy J. Baumberg, Holger Winkler, Benjamin Viel, Peter Spahn, Tilmann Ruhl

Optics Express

July 23

Vol.: Vol. 15, Issue 15, pp. 9553-9561