Pavões têm lasers naturais em suas caudas, descobrem cientistas

Quem geralmente liga raios laser a armas avançadas ou algum episódio de "Guerra nas Estrelas" pode estar perdendo detalhes de uma tecnologia que já vem sendo testada com sucesso há décadas: a dos biolasers, com aplicações em células vivas, tecidos biológicos e animais inteiros, como peixes-zebra e ratos.

Isso significa que, em laboratórios, conseguimos fazer células vivas emitirem luz laser sem matá-las. Os cientistas descobriram que algumas estruturas biológicas funcionam como cavidades ópticas naturais, ou seja, confinam e refletem luz de maneira parecida com espelhos ou ressonadores de laser comum.

Recentemente, as penas coloridas do pavão macho (Pavo cristatus), que normalmente deixam as fêmeas encantadas, causaram também uma surpresa nos pesquisadores da Universidade Politécnica da Flórida e da Universidade Estadual de Youngstown, nos EUA.

Segundo um estudo publicado na revista Scientific Reports, as penas da ave ornamental funcionam como cavidades ópticas altamente regulares, com capacidade para emitir luz laser coerente, quando embebidas com uma solução de corante fluorescente chamada Rhodamina 6G.

Como vêm da própria biologia, essas estruturas ópticas que confinam a luz (cavidades) já vêm prontas, além de serem biocompatíveis e sustentáveis. Sem necessidade de nanocircuitos ou espelhos artificiais, elas podem ser usadas em lasers biológicos que diagnosticam doenças e iluminam células dentro do corpo.

Testando a produção de laser em pavões

O teste para avaliar a aplicação da Rhodamina 6G sobre uma estrutura natural superordenada como a das penas do pavão não ocorreu por acaso. Há muito, os cientistas estudam as estruturas fotônicas dessas penas. Isso significa que aquelas cores não vêm de pigmentos, mas da luz interagindo com as bárbulas.

As bárbulas são pequenas ramificações encontradas nos ocelos, as estruturas circulares que parecem “olhos” nas penas da cauda do pavão, cada uma delas formada por um centro escuro cercado por anéis coloridos brilhantes, que variam, conforme a luz, entre o azul e o verde.

Observadas sob o microscópio, essas finíssimas ramificações das penas revelam uma estrutura altamente organizada, como se formassem uma rede de cristais fotônicos naturais. Quando a luz branca (que contém todas as cores) incide sobre elas, algumas cores são refletidas mais fortemente do que outras.

Da mesma forma que um laser tradicional amplifica uma determinada cor (um comprimento de onda específico), as bárbulas funcionam como um filtro amplificador que seleciona certas ondas de luz — no caso amarelo-verde — amplifica essas ondas e as alinha de forma coerente, suprimindo as demais cores.

Para testar suas hipóteses, os pesquisadores tingiram as penas com a Rhodamina rosa fluorescente e as estimularam com luz. Logo os instrumentos revelaram feixes laser amarelo-esverdeados, invisíveis a olho nu, emergindo dos ocelos. Diferentes regiões coloridas emitiram os mesmos comprimentos de onda.

O que faz uma luz ser um laser?

 

O que faz uma luz ser laser não é necessariamente sua potência ou a capacidade de causar danos, mas sim as características específicas da própria palavra laser, que é, na realidade, um acrônimo em inglês para Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação.

Assim, uma luz é laser se tiver, pelo menos, quatro características: monocromaticidade, com uma cor específica; coerência, com ondas sincronizadas; colimação, ou feixes direcionados/paralelos; e amplificação (ou intensificação) da luz.

Para o coautor Nathan Dawson, embora os pavões emitam luz laser, isso não significa necessariamente que as aves estejam usando na prática essa capacidade. A descoberta é um fenômeno óptico fascinante, mas sem nenhum propósito evolutivo confirmado para os animais.

No entanto, o físico da Florida Poly prevê a possibilidade de pesquisar vírus em amostras biológicas, como o sangue, simplesmente iluminando esse material e vendo que tipo de laser ele produz. Isso funcionaria como uma assinatura óptica, onde cada estrutura organizada diferente produziria um “laser” específico.

A pesquisa também revela o potencial de materiais biológicos para criar lasers seguros implantáveis no corpo humano, para diagnósticos e tratamentos. "Para muitas conquistas tecnológicas que beneficiam os humanos, algum organismo, em algum lugar, já as desenvolveu por meio de algum processo evolutivo", conclui Dawson.