As penas de pavão são impressionantes. Elas também podem emitir raios laser.

As penas de pavão são muito admiradas por suas cores brilhantes e iridescentes, mas descobriu-se que elas também podem emitir luz laser quando tingidas várias vezes, de acordo com um artigo publicado na revista Scientific Reports. Segundo os autores, este é o primeiro exemplo de uma cavidade de biolaser no reino animal.

Como relatado anteriormente , as cores brilhantes e iridescentes em coisas como penas de pavão e asas de borboleta não vêm de nenhuma molécula de pigmento, mas de como elas são estruturadas. As escamas de quitina (um polissacarídeo comum em insetos) nas asas de borboletas, por exemplo, são organizadas como telhas. Essencialmente, elas formam uma rede de difração , exceto que os cristais fotônicos produzem apenas certas cores, ou comprimentos de onda, de luz, enquanto uma rede de difração produz todo o espectro, como um prisma.

No caso das penas de pavão, são as nanoestruturas regulares e periódicas das bárbulas — componentes fibrosos compostos por bastões de melanina ordenados e revestidos de queratina — que produzem as cores iridescentes. Cores diferentes correspondem a espaçamentos diferentes das bárbulas.

Ambos são exemplos naturais do que os físicos chamam de cristais fotônicos . Também conhecidos como materiais de banda proibida fotônica, os cristais fotônicos são "ajustáveis", o que significa que são ordenados precisamente de forma a bloquear certos comprimentos de onda da luz enquanto deixam outros passarem. Altere a estrutura alterando o tamanho dos ladrilhos, e os cristais se tornam sensíveis a um comprimento de onda diferente. (Na verdade, o gorgulho-do-arco-íris pode controlar tanto o tamanho de suas escamas quanto a quantidade de quitina usada para ajustar essas cores conforme necessário.)

Melhor ainda (do ponto de vista das aplicações), a percepção da cor não depende do ângulo de visão. E as escamas não servem apenas para fins estéticos; elas ajudam a proteger o inseto dos elementos. Existem vários tipos de cristais fotônicos artificiais , mas obter uma compreensão melhor e mais detalhada de como essas estruturas crescem na natureza pode ajudar os cientistas a projetar novos materiais com qualidades semelhantes, como janelas iridescentes, superfícies autolimpantes para carros e edifícios, ou até mesmo tecidos impermeáveis. O papel-moeda pode incorporar padrões iridescentes criptografados para despistar falsificadores.

Houve exemplos anteriores de emissões aleatórias de laser em tudo, desde ossos bovinos tingidos e esqueletos de corais azuis até asas de insetos , penas de papagaios e tecido humano , bem como iridíforos de salmão . Os autores deste estudo mais recente estavam interessados em saber se conseguiriam produzir emissões de laser semelhantes usando penas de pavão e, com sorte, identificar o mecanismo específico.

Não foi difícil obter as penas de pavão, dada a sua popularidade para fins decorativos e de artesanato, mas os autores se certificaram de que nenhuma das penas utilizadas em seus experimentos continha impurezas (como corantes). Eles cortaram o excesso de farpas e montaram as penas em um substrato absorvente. Em seguida, infundiram as penas com corantes comuns, pipetando a solução corante diretamente sobre elas e deixando-as secar. As penas foram tingidas várias vezes em alguns casos. Em seguida, eles bombearam as amostras com pulsos de luz e mediram as emissões resultantes.

A equipe observou emissões de laser em dois comprimentos de onda distintos para todas as regiões de coloração das ocelos das penas, com as regiões de coloração verde emitindo a luz laser mais intensa. No entanto, não observaram nenhuma emissão de laser em penas que foram tingidas apenas uma vez, apenas em penas de amostra que passaram por múltiplos ciclos de umedecimento e secagem completa. Isso provavelmente se deve à melhor difusão do corante e do solvente nas bárbulas, bem como a um possível afrouxamento das fibrilas na bainha de queratina.

Os autores não conseguiram identificar as microestruturas precisas responsáveis pelo laser; não parece ser devido aos bastonetes de melatonina revestidos de queratina. O coautor Nathan Dawson, da Universidade Politécnica da Flórida , sugeriu à Science que grânulos de proteína ou pequenas estruturas semelhantes dentro das penas poderiam funcionar como uma cavidade de laser. Ele e seu colega acreditam que, um dia, seu trabalho poderá levar ao desenvolvimento de lasers biocompatíveis que possam ser incorporados com segurança ao corpo humano para fins de detecção, imagem e terapia.

Esta história foi publicada originalmente na Ars Technica .