Dalla metamorfosi della farfalla il segreto per materiali resistenti ma sostenibili
Metamorfosi – Studiare le ali delle farfalle per produrre futuri materiali resistenti. È quanto, in estrema sintesi, il risultato dello studio di un gruppo di ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology di Boston) guidato dal professore Jan Totz, apparso lo scorso giugno sulla rivista Cell Reports Physical Science.
Ma perché proprio le ali di una farfalla e nello specifico la comune Vanessa cardui? Perché le sue ali sono coperte da centinaia di migliaia di piccole scaglie “come tegole in miniatura su un tetto sottile come la carta” spiega Jennifer Chu, dalle pagine del sito dell’istituto bostoniano. Microscopiche, ciascuna grande come un “granello di polvere” eppure sbalorditivamente complesse per la loro “superficie ondulata di creste che aiutano ad allontanare l’acqua, a gestire il calore e a riflettere la luce, per dare al lepidotteri il suo caratteristico luccichio”.
La fase seguita dai ricercatori, attraverso avanzate tecniche di imaging, corrisponde ai momenti iniziali della metamorfosi dell’animale da crisalide a farfalla; hanno osservato ogni fenomeno dell’ala in via di sviluppo, con ogni singola squama che cresceva fuori dalla membrana dell’ala, iniziando a sviluppare il suddetto motivo a creste.
Le squame, mentre crescono, raggrinziscono la superficie inizialmente liscia, formando minuscole ondulazioni parallele, le quali, alla fine evolvono in creste finemente modellate, definendo le funzioni delle squame adulte.
Secondo lo studio, la transizione verso la superficie ondulate è, probabilmente, il risultato di un fenomeno del buckling (instabilità), come il meccanismo generale che descrive il modo in cui una superficie liscia si corruga quando cresce in uno spazio limitato.
Solitamente l’instabilità è un fenomeno che in ingegneria si auspica non accada, ha specificato Mathias Kolle, professore associato di ingegneria meccanica al MIT, ma tutto cambia in questo contesto, perché l’organismo se ne serve per la crescita di queste sue strutture “intricate e funzionali”.
Ed è per questo che il team continua ad osservare le altre fasi della crescita delle ali di farfalle: nella speranza di trovare indizi su come, in futuro, progettare materiali funzionali avanzati.
“Data la multifunzionalità delle scaglie di farfalla, speriamo di comprendere ed emulare questi processi, con l’obiettivo di progettare e fabbricare in modo sostenibile nuovi materiali funzionali. Materiali con proprietà ottiche, termiche, chimiche e meccaniche personalizzate per tessuti, superfici edilizie, veicoli, in generale per qualsiasi superficie che debba mostrare caratteristiche che dipendono dalla sua struttura in micro e nanoscala” ha concluso Kolle che nel 2021 insieme a McDougal e altri colleghi hanno sviluppato il metodo per osservare permanentemente i dettagli microscopici delle ali di una farfalla nel corso della sua metamorfosi.
Anthony McDougal, co-autore dello studio con il già citato Totz, coordina il team del quale fa parte anche Bodo Wilts, professore di fisica e chimica dei materiali dell’Università di Salisburgo.
Immagine: una micrografia ottica mostra le squame sulle ali di una farfalla adulta Vanessa del cardo. Barra della scala 1 mm. Tratta dal sito news.mit.edu
