Explore
Also Available in:

Schimbările de culoare ale sepiei inspiră o eficiență energetică ridicată în proiectarea ecranului TV

de Jonathan Sarfati
tradus de Emilia Comoniță (Centrul De Studii Facerea Lumii)

stock.xchng6653cuttlefish

Sepiile sunt bine cunoscute pentru strălucitoarele lor schimbări de culoare și sunt chiar recunoscute ca fiind „cameleonii mării”. Uneori ele produc un model de tipul zebrei dungate care chiar pare să se deplaseze de-a lungul corpului. Ele au mai multe moduri de a face acest lucru, iar unul dintre ele a inspirat oamenii de stiință pentru a proiecta un nou tip de ecran TV, cu cerințe foarte mici de energie—sub 1% din normalul monitoarelor tv.

Modul în care sepiile își schimbă culoarea1

Sepiile au mai multe tipuri de structuri care îi permit să-și schimbe rapid culoarea.

Cromatofori

Acesta este un grup de celule care include un saculeț elastic ce conține un pigment, plus 15-25 mușchi atașați la acest sac. Când mușchii se contractă, sacul se lărgește astfel încât să acopere o zonă mai largă. Culoarea cameleonică 2 este provocată în mare parte de cromatofori, dar cromatoforii de sepie au fiecare câte o terminație nervoasă. Acest lucru permite un control fin, astfel încât un saculeț se poate extinde în timp ce vecinii săi se contractă. Aceasta le permite sepiilor să producă modele complexe care se pot schimba rapid.

Iridofori

Acestea sunt grămezi minuscule de vase, care acționează ca o rețea de difracție și produc culori variate. Nuanțele asemeni curcubeului la fluturi și păsări sunt de asemenea produse prin difracție, cu alte cuvinte scindând si răspândind diferitele culori ale spectrului. În funcție de distanța și de unghiul observatorului, se pot observa diferite culori. Acestea se numesc culori structurale, deoarece ele depind mai degrabă de structura materialului decât de un pigment anume. La sepie, culorile iridofore sunt relativ fixe, dar hormonii determină o anumită schimbare.

Leucofori

Aceștia sunt similari cu iridoforii, doar că sunt placuțe netede și mai ordonate care reflectă mai degrabă lumina, decat prin fenomenul difracției. Culoarea lor se potrivește cu lumina din jur: lumina albă va produce un alb strălucitor, dar dacă lumina care pătrunde este de o culoare diferită, atunci culoarea respectivă se va reflecta. Acest lucru ajută la camuflaj.

Fotofori

În realitate aceștia emit mai degrabă lumina decat o absorb (pigmentul), sau difractă (iridofor) sau reflectă (leucofor) lumina deja existentă. Ei folosesc bioluminescența sau produc lumină dintr-o reacție chimică cu foarte puțină căldură. Uneori, aceste creaturi au saculețe cu bacterii bioluminescente înrudite simbiotic.

 Noul design al ecranului TV

O echipă condusă de Edwin Thomas de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, capabili să recunoască o tehnologie bună atunci când o văd, au descris-o în revista Advanced Materials. Dr. Thomas explică, vorbind evident despre iridofori:

Sepiile își schimbă culoarea prin secreția diferitelor substanțe chimice care modifică distanța dintre membrane. … Am creat un sistem electric artificial pentru a controla spațiul dintre straturi. 3

Ecranul prototip este de câțiva centimetri pătrați, dar cu o grosime de doar 1 micron (a mia parte dintr-un milimetru). Umplerea acestui micron e reprezentată prin straturi foarte subțiri ale „polistirenului foarte ieftin” care alterneaza cu poli (2-vinilpiridină) (2VP). Primul este inert, dar cel din urmă se extinde când se aplică o tensiune mică. Prin mărirea tensiunii, grosimea stratului 2VP crește, si prin aceasta, lungimea de undă a luminii se reflectă asupra spectatorului.4 Astfel, tensiunea joasă produce lumină violet și albastră, în timp ce tensiunile mai mari se deplasează prin spectru până când se observă roșu la o tensiune de 10 V.

Ecranul nu emite lumină, motiv pentru care are nevoie de o putere foarte mică. Dar asta înseamnă că are nevoie de o sursă de lumină exterioară care să strălucească asupra lui. Și trebuie privită chiar din față, deoarece culoarea imaginii se modifică odată cu unghiul.

Potrivit lui Thomas, este foarte ușor să asamblați un astfel de ecran. Așadar, el lucrează cu un profesor local de liceu pentru a face o categorie a acestui produs care este simplă, ieftină și suficient de sigură pentru a fi construită de elevi într-o clasă de chimie. Însă, în ciuda simplității sale, Stephen Foulger, de la Universitatea Clemson din Carolina de Sud, spune:

Capacitatea de modificare a acestor sisteme este fantastică. Există o uriașă varietate de culori și aplicații.

Nu este prima dată când Natura—sau mai degrabă Creatorul Naturii—a surprins oamenii de știință cu metode sofisticate și eficiente de a produce culori și modele extraordinare (a se vedea articolele de mai jos5).6

Referințe și note

  1. Wood, J., and Jackson, K., How Cephalopods Change Color, Bermuda Biological Station for Research, thecephalopodpage.org, accessed September 2004. Evident, această lucrare oferă un omagiu faptic evoluției, dar are informații bune despre design. Înapoi la text.
  2.  Vezi și By Design, 2008, cap. 3: Culori și modele. Înapoi la text.
  3. Bland, E., Sepiile cu culori schimbatoare inspiră ecranele TV: Prototipul folosește mai puțin de o sută din puterea ecranelor tradiționale, msnbc.com, accesat la 12 mai 2009. Înapoi la text.
  4.  Raportarea cercetării anterioare a doctorului Thomas asupra acelorași rânduri, articolul “Gel Changes Color on Demand” (azooptics.com) explică: „Cheia manipulării grosimii stratului poli-2-vinil-piridină (2VP) este de a da nitrogeni pe fiecare segment al masei 2VP cu încărcătură pozitivă, generand un lanț de polielectroliți care se poate mări în apă cu peste 1000% din volumul său.” Înapoi la text.
  5. Vezi și By Design, 2008, cap. 3: Culori și modele. Înapoi la text.
  6. Am fost prima dată alertat la acest nou exemplu de biomimetică în Cuttlefish Inspire Reflective Screen, Creation-Evolution Headlines, creationsafaris.com, accesat la 20 aprilie 2009 Înapoi la text.

Articole conexe