Las propiedades mecánicas y ópticas únicas que se encuentran en el exoesqueleto de un escarabajo asiático humilde tienen el potencial de ofrecer una nueva visión fascinante sobre cómo desarrollar tecnologías bioinspiradas nuevas y efectivas.
Una nueva investigación pionera realizada por un equipo de científicos internacionales, incluido el profesor Pete Vukusic de la Universidad de Exeter, ha revelado una propiedad distintiva y previamente desconocida dentro del caparazón del escarabajo de las flores, un miembro de la familia del escarabajo.
El estudio mostró que el escarabajo tiene pequeños micropilares dentro del caparazón, o la sección superior del exoesqueleto, que le dan al insecto fuerza y flexibilidad para resistir el daño de manera muy efectiva.
Fundamentalmente, estos micropilares se incorporan en capas muy regulares en el exoesqueleto que al mismo tiempo le dan al escarabajo una apariencia de color metálico intensamente brillante.
Para este nuevo estudio, los científicos utilizaron sofisticadas técnicas de modelado para determinar cuál de las dos funciones, una resistencia mecánica muy alta o un color notablemente brillante, era más importante para la supervivencia del escarabajo.
Descubrieron que, aunque estos micropilares crean una dureza muy mejorada en el caparazón del escarabajo, eran más beneficiosos para optimizar la dispersión de la luz coloreada que genera su apariencia llamativa.
La investigación se publica esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias , PNAS .
El profesor Vukusic, uno de los tres líderes de la investigación junto con el profesor Li en Virginia Tech y el profesor Kolle en MIT, dijo: "Los asombrosos conocimientos generados por esta investigación solo han sido posibles a través del trabajo de colaboración estrecha entre Virginia Tech, MIT, Harvardy Exeter, en laboratorios que son pioneros en los campos de los materiales, la mecánica y la óptica. Nuestra empresa de seguimiento para hacer uso de estos principios bioinspirados será un viaje aún más emocionante ... "
Las semillas de la investigación pionera se sembraron hace más de 16 años como parte de un proyecto corto creado por el profesor Vukusic en los laboratorios de Física de licenciatura de Exeter. Esas primeras pruebas y mediciones, realizadas por estudiantes universitarios entusiastas, revelaron la posibilidad de una fascinante multifuncionalidad.
Los estudiantes originales examinaron la forma y estructura del caparazón de los escarabajos para tratar de comprender el origen simple de su color. Sin embargo, notaron por primera vez la presencia de micropilares que inducen fuerza.
El profesor Vukusic finalmente llevó estos hallazgos iniciales a los colaboradores, el profesor Ling Li en Virginia Tech y el profesor Mathias Kolle en Harvard y luego en el MIT, que se especializan en ciencias de los materiales y óptica aplicada. Usando técnicas de medición y modelado mucho más sofisticadas, el equipo de investigación combinado fuetambién para confirmar el papel único que juegan los micropilares en la mejora de la fuerza y dureza de los escarabajos sin comprometer su intenso color metálico.
Los resultados del estudio también podrían ayudar a inspirar una nueva generación de materiales bioinspirados, así como la investigación evolutiva más tradicional.
Al comprender cuál de las funciones proporciona el mayor beneficio a estos escarabajos, los científicos pueden desarrollar nuevas técnicas para replicar y reproducir la estructura del exoesqueleto, mientras se aseguran de que tenga una apariencia de color brillante con una fuerza y dureza altamente efectivas.
El profesor Vukusic agregó: "Los sistemas naturales como estos nunca dejan de impresionar con la forma en que funcionan, ya sea óptico, mecánico o en otra área de función. La forma en que sus propiedades ópticas o mecánicas parecen altamente tolerantes a todosmanera de imperfecciones también, continúa ofreciéndonos lecciones sobre las avenidas científicas y tecnológicas que absolutamente deberíamos explorar. Hay una ciencia emocionante por delante de nosotros en este viaje ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Exeter . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :