Vaga-lumes inspiram LEDs melhores


Vaga-lume (Imagem gerada por IA - Cassber em NightCafé Studio - https://creator.nightcafe.studio)
Vaga-lume (Imagem gerada por IA - Cassber em NightCafé Studio)


por Jeff Zweerink
15 de julho de 2016

Quando criança, eu adorava pegar vaga-lumes (pirilampos). Verdade seja dita, ainda adoro. O que há para não gostar em um inseto cuja parte traseira brilha sob comando? E os cientistas acabaram de me dar um novo motivo para apreciar essas criaturas notáveis: alguns cientistas ganharam inspiração para uma ideia de conservação de energia ao entender como os vaga-lumes funcionam.

A conservação de energia quase sempre traz bons benefícios. Melhores luzes e aparelhos mais eficientes reduzem minha conta de luz e também aliviam a pressão na rede elétrica. Embora os vaga-lumes emitam uma quantidade relativamente pequena de luz, eles geram e projetam essa luz com uma eficiência impressionante. Uma lâmpada incandescente padrão tem uma eficiência em torno de 10 por cento. Consequentemente, a lâmpada desperdiça 90 por cento da energia que passa por ela como calor. É por isso que você não quer tocar em uma lâmpada incandescente com o interruptor ligado. LEDs e lâmpadas fluorescentes emitem uma quantidade muito maior de luz, com uma eficiência entre 40 e 90 por cento. Em contraste, os vaga-lumes emitem luz com quase 100 por cento de eficiência! Além de exigir uma quantidade mínima de energia, isso significa que o vaga-lume não precisa se preocupar em dissipar o calor desperdiçado, especialmente em noites quentes de verão.


Vaga-lume na mão (Foto de Jeff Zweerink em Reasons to Believe - https://reasons.org))
Imagem 1: Vaga-lume na mão. Achei extremamente difícil fotografar um vaga-lume aceso, principalmente com um cachorro fazendo uma foto estragada ao fundo! (Foto de Jeff Zweerink em Reasons to Believe)


Trabalhos recentes identificaram um mecanismo importante que permite aos vaga-lumes transmitir essa luz de seus corpos para o ar. Como a geração de luz ocorre dentro das células do vaga-lume (com alto índice de refração) e a luz deve então passar para o ar (com um baixo índice de refração), o processo de reflexão interna total reduziria a quantidade de luz que escapa do corpo de um vaga-lume.

No entanto, as escamas que cobrem o abdômen do vaga-lume atenuam o problema ao produzir uma “aspereza abrupta no ar”, causando assim uma “redução do índice de refração no nível do aglomerado de fotócitos, onde ocorre a produção bioluminescente”. [1] Em outras palavras, a estrutura mecânica e o arranjo das escamas fornecem uma transição do abdômen para o ar que minimiza as perdas da reflexão interna total. Os engenheiros então imitaram esse sistema para aumentar a eficiência do LED em 55 por cento!

O cientista principal resumiu o trabalho observando que o aspecto mais importante deste trabalho é que ele mostra o quanto podemos aprender observando cuidadosamente a natureza.

Concordo plenamente. A inspiração que derivamos do estudo da criação aumenta muito nossa capacidade de projetar melhor tecnologia. Os humanos são os aprendizes aprendendo com o Mestre.

Notas de Fim

  1. Annick Bay et al., “Improved Light Extraction in the Bioluminescent Lantern of a PhoturisFirefly (Lampyridae)”, Optics Express 21 (janeiro 2013): 764–80, doi:10.1364/OE.21.000764.
  2. The Optical Society, “Scientists Mimic Fireflies to Make Brighter LEDs”, notícia de lançamento, 8 de janeiro de 2013, https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2013/scientists_mimic_fireflies_to_make_brighter_leds.


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