As lulas e os cefalópodes em geral têm uma pele incrível que pode mudar os padrões à vontade, o que ajuda na camuflagem, na caça e na procura de parceiros. Cientistas da Universidade de Michigan se inspiraram nessa característica dos moluscos e criaram um display de pigmentos sensível a campos magnéticos, que não requer nenhum sistema eletrônico para funcionar.
Fonte da imagem: Jeremy Little/Michigan Engineering
«Esta é uma das primeiras vezes que materiais mecânicos usam campos magnéticos para codificação em nível de sistema, processamento de informações e cálculos”, explicam os desenvolvedores. Hoje, para fins semelhantes e outros interessantes, estão sendo inventados metamateriais, essencialmente soluções de engenharia constituídas por um conjunto de materiais e estruturas. Eles geralmente são complexos o suficiente para serem reduzidos, dificultando o uso de metamateriais em sistemas de computação e exibição. Cientistas da Universidade de Michigan superaram essa limitação introduzindo um display leve e flexível que responde apenas a campos magnéticos.
Os cientistas precisavam da pele de lula com células cromótóforas como um exemplo de qual resolução de tela seria melhor para que a imagem fosse normalmente percebida pela visão humana. Os tamanhos dos “pixels” naturais foram simplesmente emprestados dos moluscos. O metamaterial inventado pelos cientistas baseava-se em princípios operacionais completamente diferentes.
De certa forma, os pesquisadores inventaram o display E Ink, mas à sua maneira. Se a tinta eletrônica da E Ink é uma suspensão de pigmentos que reage à polaridade do campo eletromagnético (carga na matriz de controle), então no caso de um display magnético foram utilizadas as chamadas partículas Janus. Esta é uma ampla gama de materiais com duas ou mais propriedades diferentes. O exemplo mais simples de partícula Janus é a agulha de uma bússola. Diferentes extremidades da flecha têm polaridades diferentes e você pode usar um ímã para fazê-la girar para um lado ou para outro.
Criadas na Universidade de Michigan, as partículas Janus consistiam em micropartículas ferromagnéticas de neodímio (NdFeB) e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPION) de um lado, e um pigmento como o óxido de titânio (TiO2) do outro. Conseqüentemente, eles eram laranja em uma extremidade e brancos na outra. Ao mudar a polaridade de um ímã trazido para a tela, era possível torná-lo laranja ou branco, e se vários pequenos ímãs fossem colocados atrás da tela de uma determinada maneira, então era possível codificar a imagem – quando agitada, o partículas magnetizadas simplesmente se reuniriam nos ímãs com a polaridade apropriada.
A nuance do uso de partículas com NdFeB e SPION é que o neodímio reagiu a um campo magnético forte e o ferro reagiu a um campo magnético fraco. Em um campo fraco, usando uma chave especial – um padrão de ímãs sob a tela, o display mostrava uma imagem secreta que era invisível quando colocada acima de um ímã forte. Pode haver várias dessas chaves com configuração de padrão magnético própria e cada caso terá sua própria imagem.
Os cientistas acreditam que desta forma é possível registrar códigos de barras em roupas de trabalho e outras informações que não podem ser hackeadas ou abertas, pois o aparelho não possui parte eletrônica. Colocar a tela em um campo magnético forte retorna a imagem geral de “neodímio”, escondendo a imagem secreta de “ferro”. Tal display não requer energia ou componentes eletrônicos, que podem ser usados.