NA, 18/09/2024
Por Paul McClaure
Inspirados na pele de mudança de cor das lulas e outros cefalópodes, pesquisadores desenvolveram uma tela flexível capaz de armazenar e exibir imagens criptografadas sem o uso de eletrônicos – apenas pequenas partículas magnéticas.
Há algum tempo, cientistas têm experimentado com metamateriais, materiais projetados para ter propriedades que geralmente não são encontradas na natureza, criando coisas tão distintas como capas de invisibilidade e ultrassom que penetra ossos. Metamateriais mecânicos, em particular, são capazes de comportamento programável por meio da interação entre material e estrutura, permitindo funcionalidades avançadas que vão além de suas propriedades mecânicas.
O potencial de usar metamateriais mecânicos no processamento de informações e na computação é algo que os pesquisadores estão explorando. No entanto, seu uso é limitado, pois dependem de mecanismos que dobram, curvam e deformam, o que é difícil de miniaturizar. Agora, engenheiros da Universidade de Michigan (U-M) desenvolveram uma tela flexível que utiliza campos magnéticos em vez de eletrônicos para revelar imagens. E ela foi inspirada na pele das lulas.
"É uma das primeiras vezes em que materiais mecânicos utilizam campos magnéticos para criptografia em nível de sistema, processamento de informações e computação", disse Joerg Lahann, professor de engenharia química da U-M e coautor do estudo. Abdon Pena-Francesch, professor assistente de ciência e engenharia de materiais e outro coautor do estudo, explica como os pesquisadores desenvolveram a tela no vídeo abaixo.
Mas como a lula entra nisso? Lulas e outros cefalópodes têm cromatóforos na camada superior da pele, órgãos que contêm sacos de pigmento que se expandem e contraem rapidamente sob o controle dos músculos. A ação coletiva dos cromatóforos permite que a lula adapte a cor e o padrão de sua pele conforme sua necessidade: camuflagem, predação ou acasalamento. Foi a contração e expansão dos cromatóforos que inspirou os pesquisadores e os ajudou a decidir sobre a resolução da tela.
"Se você fizer as partículas muito pequenas, as mudanças de cor se tornam muito difíceis de ver", disse Zane Zhang, doutorando em ciência e engenharia de materiais e principal autor do estudo. "Os sacos de pigmento da lula têm tamanho e distribuição otimizados para proporcionar alto contraste, então adaptamos os pixels do nosso dispositivo para corresponder ao tamanho deles."
Os ‘pixels’ são, na verdade, um enxame de partículas Janus magnetoativas (MAJP). Partículas Janus são nanopartículas especiais cujas superfícies possuem duas ou mais propriedades físicas distintas. Aqui, os pesquisadores criaram MAJPs bicompartimentais compostas por micropartículas ferromagnéticas de neodímio (NdFeB) e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) em um compartimento, e pigmento de dióxido de titânio (TiO2) no outro.
Aproveitando os mecanismos de comutação das MAJPs, os pesquisadores puderam usar um campo magnético para programar um enxame de partículas em vários estados. Eles poderiam, por exemplo, definir dois estados – ‘ligado’ e ‘desligado’ – determinados pela orientação e cor exibida coletivamente pelas MAJPs: compartimento de ferro para cima é laranja; compartimento de titânio para cima é branco. Dessa forma, as MAJPs em forma de pixel alternam entre laranja e branco, dependendo da direção da magnetização – ou polarização – do campo magnético aplicado. Para as MAJPs feitas com partículas magnéticas de óxido de ferro, a polarização pode ser alterada com campos magnéticos relativamente fracos. No entanto, a polarização das MAJPs que também incluíam partículas de neodímio exigia um pulso magnético forte.
Segurar a tela sobre uma coleção de ímãs com diferentes forças e orientações mudou seletivamente a polarização em algumas partes da tela, fazendo com que alguns pixels virassem para o branco e outros para o laranja sob o mesmo campo magnético. Uma imagem foi codificada dessa maneira.
Como as nanopartículas de óxido de ferro podem ser reprogramadas usando campos magnéticos relativamente fracos, imagens privadas podem ser exibidas com uma segunda grade magnética que reescreve seletivamente como algumas partes da tela mudam. Quando as partículas de óxido de ferro são retornadas ao ímã padrão, elas retornam à polarização original, e a imagem pública é exibida.
Uma imagem pública pode conter várias imagens privadas, cada uma com uma chave de decodificação única que só pode funcionar com chaves de codificação específicas, adicionando uma camada extra de segurança.
"Este dispositivo pode ser programado para mostrar informações específicas apenas quando as chaves corretas forem fornecidas", disse Pena-Francesch. "E não há código ou eletrônica para serem hackeados. Isso também poderia ser usado para superfícies que mudam de cor, por exemplo, em robôs camuflados."
Lembrando o brinquedo de desenho mecânico com moldura vermelha, o Etch-A-Sketch, que existe desde o final dos anos 1950, sacudir a tela apaga a exibição. Expor novamente a um campo magnético faz com que a imagem retorne.
Os pesquisadores dizem que a tela foi projetada para ser usada quando luz e energia não são práticas ou desejáveis, como em roupas, adesivos, crachás de identificação, códigos de barras e leitores de eBooks.
Se precisar de mais alguma coisa, é só avisar!
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Fonte:https://newatlas.com/technology/encryptable-screen-magnets-squid-skin/
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