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Cientistas produzem gotas com cores iridescentes sem o uso de corantes

Cientistas produzem gotas com cores iridescentes sem o uso de corantes


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Engenheiros do MIT e da Penn State University criaram uma maneira de fazer com que as gotas de água límpidas comuns produzam belas cores vibrantes sem o uso de tintas ou corantes. O efeito é criado através do uso de uma névoa fina de gotículas transparentes iluminadas por uma única lâmpada.

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Cor estrutural

Eles devem esses tons iridescentes a algo chamado de “cor estrutural”. O termo se refere à criação de cor por meio de superfícies microscopicamente estruturadas finas o suficiente para interferir na luz visível.

Agora, eles acreditam que esse efeito poderia ser usado em vez de corantes sintéticos, muitas vezes prejudiciais. Eles até criaram um modelo para prever as cores resultantes.

“Os corantes sintéticos usados ​​em produtos de consumo para criar cores brilhantes podem não ser tão saudáveis ​​quanto deveriam ser”, diz Mathias Kolle, professor assistente de engenharia mecânica no MIT.

“Como alguns desses corantes são regulamentados com mais rigor, as empresas estão perguntando, podemos usar cores estruturais para substituir corantes potencialmente prejudiciais à saúde? Graças às observações cuidadosas de Amy Goodling e Lauren Zarzar na Penn State e à modelagem de Sara, que trouxe esse efeito e sua explicação física à luz, pode haver uma resposta. ”

O novo modelo leva tudo em consideração, incluindo as condições estruturais das gotículas e seus índices de refração. Os pesquisadores já testaram as previsões do modelo em vários experimentos.

Testando o modelo

Primeiro, eles criaram emulsões de gotículas com tamanhos controlados. Esse teste resultou no que os pesquisadores chamam de “tapete” de gotículas do mesmo tamanho em uma placa de Petri. Eles então o iluminaram com uma única luz branca e gravaram as gotas com uma câmera.

Quando a câmera virou, os pesquisadores puderam testemunhar como o ângulo em que a luz entra na gota afeta sua cor. A equipe então testou gotículas de vários tamanhos. De forma bastante impressionante, as previsões do modelo se mostraram corretas em todos esses cenários.

Eles ainda procuraram testar a importância da curvatura em uma gota. Para isso, eles usaram condensação de água em um filme transparente tratado com uma solução repelente de água. Eles encontraram um padrão de cor igualmente bonito, previsto pelo modelo, que quase parecia em forma de elefante.

Finalmente, os pesquisadores testaram seu modelo em capas sólidas impressas em 3D e cúpulas de vários materiais transparentes à base de polímeros. O modelo foi mais uma vez preciso ao prever os padrões de cores resultantes.

“Há um espaço de parâmetro complexo com o qual você pode brincar”, diz Kolle. “Você pode adaptar o tamanho, a morfologia e as condições de observação de uma gota para criar a cor desejada.”

Os pesquisadores acreditam que o modelo pode ser usado para projetar gotas para muitas aplicações de mudança de cor, desde testes de tornassol a tintas de mudança de cor em maquiagem. O modelo serviria como um guia de design eficiente para todas essas opções.


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