Olhos de insetos ajustveis e durveis feitos com lentes microscpicas

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Robtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/03/2024

As microlentes macias e ajustveis resistiram a todos os testes de durabilidade de que os cientistas conseguiram se lembrar.
(Imagem: Craig Chandler/University of Nebraska-Lincoln)

Lentes ajustveis em tempo real

Existem muitas vantagens em imitar os olhos compostos dos insetos, como dar uma super viso para robs, criar novas cmeras 3D binicas e at painis solares eficientes e belos.

Mas John Kapitan e colegas da Universidade de Nebraska-Lincoln, nos EUA, querem mais – eles querem olhos biomimticos que tambm sejam ativos.

Para isso, Kapitan montou pequenas lentes gelatinosas sobre um substrato, um material elstico biocompatvel chamado polidimetilsiloxano. Em seguida, ele esculpiu o equivalente a aquedutos no material, pelos quais podem passar fluidos que alteram a temperatura ou mudam a estrutura de toda a lente composta.

O resultado que passa a ser possvel expandir ou contrair as lentes em poucos segundos, modificando sua capacidade de ampliao, sua distncia focal e outras propriedades pticas.

Essas lentes dinmicas, com controle em tempo real, tero muitas aplicaes, como projetar sinais em sensores embutidos em peles robticas macias ou criar novos tipos de microscpios.

“Sempre defendo que seria timo se, daqui a 100 anos, os materiais que fabricarmos fossem capazes de se adaptar medida que crescemos e mudamos, em vez de apenas serem projetados para permanecerem iguais o tempo todo. Claro, este trabalho apenas um microcosmo disso. Mas essa a ideia. isso que os materiais adaptativos podem nos dar,” disse o professor Stephen Morin.

Lentes microsc

O processo produtivo simples, e contm uma etapa qumica que foi crucial para os resultados obtidos.
(Imagem: John M. Kapitan et al. – 10.1002/adfm.202470018)

Conexo qumica

Os materiais biomimticos que temos hoje so basicamente estticos. No bastasse a dificuldade natural em misturar materiais com as funcionalidades desejadas, ainda mais difcil identificar compostos que apresentem sinergia ao funcionarem em conjunto.

A equipe descobriu que possvel obter esse efeito indo alm das conexes fsicas e estruturais, provendo uma conexo qumica entre os componentes.

Kapitan conseguiu isto, primeiro preparando o silicone transparente com um tratamento de plasma, revestindo-o com grupos moleculares precisos, estratgicos para os objetivos que o pesquisador tinha em mente. Finalmente, ele adicionou um composto base de ltio, depositando as ilhas de hidrogel que compem as lentes e, posteriormente, aplicando apenas os comprimentos de onda certos de luz ultravioleta para fazer a cura.

Essa luz inicia a liberao de radicais livres altamente reativos que se espalham por vrios grupos moleculares, essencialmente propagando cadeias que se projetam tanto do prprio silicone quanto atravs da estrutura emergente, estabilizando-a.

O resultado uma estrutura monoltica, estvel e muito durvel, que sobreviveu a teste “agressivos”, incluindo esticar, torcer, dobrar, puxar, colar pedaos de fita adesiva e os arrancar, tudo tentando arrancar as pequenas lentes individuais. Eles at aplicaram um banho ultrassnico, com frequncias usadas para limpar joias, eletrnicos e outros produtos que atraem sujeira. As lentes microscpicas permaneceram firmes e funcionais.

Bibliografia:

Artigo: Photografting of Surface-Assembled Hydrogel Prepolymers to Elastomeric Substrates for Production of Stimuli-Responsive Microlens Arrays
Autores: John M. Kapitan, Grayson Minnick, Brennan P. Watts, Nengjian Huang, Mark A. Rose, Ruiguo Yang, Stephen A. Morin
Revista: Advanced Functional Materials
Vol.: 34, Issue3
DOI: 10.1002/adfm.202470018

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