Ecrãs Magnéticos Inspirados na Pele da Lula Revelam Imagens Encriptadas

Os pixéis magnéticos deste pequeno ecrã são capazes de encriptar imagens. Jeremy Little/Michigan Engineering

Os investigadores, inspirados na pele que muda de cor das lulas e de outros cefalópodes, criaram um ecrã flexível que armazena e apresenta imagens codificadas utilizando apenas partículas magnéticas, sem qualquer componente eletrónica.

Há já algum tempo que os cientistas têm vindo a fazer experiências com metamateriais – materiais artificiais com propriedades invulgares que não se encontram na natureza. Utilizaram estes materiais para desenvolver inovações como os mantos de invisibilidade e os ultra-sons que penetram nos ossos. Os metamateriais mecânicos, em particular, apresentam um comportamento programável através da combinação de material e estrutura, o que lhes permite desempenhar funções avançadas para além das suas caraterísticas mecânicas básicas.

Avançar no processamento de informação

Os investigadores estão a explorar o potencial dos metamateriais mecânicos para utilização no processamento de informação e na computação. No entanto, a sua aplicação é limitada devido à dependência de mecanismos de dobragem, flexão e encurvadura, que são difíceis de miniaturizar. Os engenheiros da Universidade do Michigan (U-M) desenvolveram agora um ecrã flexível que utiliza campos magnéticos, em vez de eletrónica, para revelar imagens – inspirando-se na pele das lulas.

“Este é um dos primeiros casos em que materiais mecânicos utilizam campos magnéticos para encriptação, processamento de informação e computação ao nível do sistema”, afirmou Joerg Lahann, professor de engenharia química da U-M e coautor correspondente do estudo. Abdon Pena-Francesch, professor assistente de ciência e engenharia de materiais e coautor, explica melhor o desenvolvimento do ecrã no vídeo abaixo.

O papel da inspiração das lulas

Então, como é que a lula entra em jogo? As lulas e outros cefalópodes têm órgãos especializados chamados cromatóforos na sua pele, que contêm sacos de pigmento que se expandem e contraem rapidamente sob controlo muscular. Este movimento coletivo permite que as lulas mudem a cor e o padrão da sua pele para fins de camuflagem, caça ou acasalamento. Os investigadores inspiraram-se na expansão e contração dos cromatóforos para determinar a resolução do ecrã.

“Se os grânulos forem demasiado pequenos, as mudanças de cor tornam-se demasiado subtis para serem notadas”, explicou Zane Zhang, estudante de doutoramento em ciência e engenharia de materiais e principal autor do estudo. “Os sacos de pigmento das lulas são optimizados em termos de tamanho e distribuição para um elevado contraste, pelo que concebemos os pixels do nosso dispositivo para corresponderem a esse tamanho.”

Os sacos de pigmento da pele de lula que inspiraram os investigadores. Jeremy Little/Michigan Engineering

Os “pixels” deste sistema são partículas Janus magnetoactivas (MAJP), nanopartículas com duas superfícies distintas. Os investigadores criaram MAJPs bicompartimentadas com micropartículas ferromagnéticas de neodímio e óxido de ferro superparamagnético numa das faces e pigmento de óxido de titânio na outra.

Programação de pixéis com campos magnéticos

Utilizando campos magnéticos, as partículas foram programadas em dois estados – “ligado” (lado do ferro para cima, cor de laranja) e “desligado” (lado do titânio para cima, branco). As MAJP com óxido de ferro responderam a campos magnéticos fracos, enquanto as com neodímio precisaram de um impulso mais forte. Colocando o ecrã sobre ímanes de diferentes intensidades, os investigadores controlaram quais os pixéis que se invertiam, codificando uma imagem.

Utilização de grelhas magnéticas para mostrar e esconder imagens

“As nanopartículas de óxido de ferro podem ser reprogramadas com campos magnéticos fracos. Utilizando uma grelha magnética secundária, é possível alterar seletivamente partes do ecrã e apresentar imagens privadas. Quando as partículas regressam ao íman padrão, voltam à sua polarização original, revelando novamente a imagem pública.”

Uma única imagem pública pode esconder várias imagens privadas, cada uma acessível apenas com uma chave de descodificação específica que corresponda a uma chave de codificação única, aumentando a segurança.

“Este dispositivo pode mostrar informações específicas apenas quando são utilizadas as chaves corretas”, disse Pena-Francesch. “Não há código ou eletrónica para piratear. Também pode ser aplicado a superfícies que mudam de cor, como as dos robots camuflados”.

Semelhante a um Etch-A-Sketch, o clássico brinquedo de desenho com moldura vermelha do final dos anos 50, sacudir o ecrã limpa o visor. Quando exposto a um campo magnético, a imagem reaparece.

Os investigadores referem que este ecrã é ideal para situações em que a luz e a energia são impraticáveis ou indesejáveis, como no vestuário, autocolantes, crachás de identificação, códigos de barras e leitores de livros electrónicos.

Leia o artigo Original: New Atlas

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