CORTESIA DOS PESQUISADORES
Usando uma técnica microscópica especial para espiar através de uma abertura que eles criaram na própria crisálida, a equipe continuamente fotografou escamas individuais conforme elas cresciam para fora da membrana da asa durante uma janela de tempo essential no desenvolvimento da borboleta. Essas imagens revelam pela primeira vez como a superfície inicialmente lisa de uma escama começa a enrugar para formar ondulações microscópicas e paralelas, como as cristas do veludo cotelê. As estruturas semelhantes a ondulações eventualmente crescem em cristas com padrões mais finos, o que torna possíveis muitas funções das escamas das asas adultas.
A transição para uma superfície corrugada é provavelmente um resultado de “flambagem” — um processo mecânico pelo qual um materials se curva sobre si mesmo ao ser submetido a forças compressivas ou restringido dentro de um espaço confinado. Neste caso, como eles confirmaram com a ajuda de um modelo teórico descrevendo a mecânica geral da flambagem, feixes de actina — longos filamentos que correm sob uma membrana crescente e sustentam a escama à medida que ela toma forma — prendem a membrana no lugar como cordas ao redor de um balão de ar quente inflando.
“A flambagem é uma instabilidade, algo que normalmente não queremos que aconteça como engenheiros”, diz Mathias Kolle, professor associado de engenharia mecânica e coautor de um estudar sobre o trabalho. “Mas neste contexto, o organismo usa a flambagem para iniciar o crescimento dessas estruturas intrincadas e funcionais.”
A equipe está trabalhando para visualizar mais estágios de crescimento das asas de borboletas que possam inspirar materiais funcionais avançados no futuro.
“Esses materiais exibiriam propriedades ópticas, térmicas, químicas e mecânicas personalizadas para têxteis, superfícies de construção, veículos — na verdade, para qualquer superfície que exact exibir características que dependam de sua estrutura em micro e nanoescala”, diz Kolle.
“Queremos aprender com a natureza, não apenas como esses materiais funcionam, mas também como eles são formados”, diz Anthony McDougal, SM ’15, PhD ’22, um pós-doutorado do MIT e outro coautor. “Se você quiser, por exemplo, fazer uma superfície enrugada, o que é útil para uma variedade de aplicações, isso lhe dá dois botões realmente fáceis de ajustar para personalizar como essas superfícies são enrugadas. Você pode alterar o espaçamento de onde esse materials é fixado ou pode alterar a quantidade de materials que cresce entre as seções fixadas. E vimos que a borboleta está usando ambas as estratégias.”