Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AA8F5X
Type: Dissertação de Mestrado
Title: Cores estruturais da asa da libélula: Chalcopterix rutilans
Authors: Wescley Walison Valeriano
First Advisor: Wagner Nunes Rodrigues
First Co-advisor: Paulo Sérgio Soares Guimarães
First Referee: Simone Silva Alexandre
Second Referee: Franklin Massami Matinaga
Abstract: As cores em libélulas possuem diversas funções, as mais importantes são reconhecimento sexual, acasalamento e comportamento territorial. Na Chalcopteryx rutilans (Rambur) uma libélula encontrada na floresta amazônica essas funções são realizadas exibindo suas cores iridescentes das asas posteriores, enquanto as anteriores são usadas para manter o voo. A iridescência resulta de fenômenos físicos como reflexão e difração. O objetivo deste trabalho é estudar as estruturas responsáveis pelas cores da asa posterior do macho C.rutilans. Medimos a refletância, na faixa do visível, em cada uma das regiões coloridas. A fim de determinar as microestruturas internas que causam a cor foram realizadas imagens de microscopia eletrônica de varredura (Scanning Electron Microscopy - SEM) na secção transversal das asas e imagens de microscopia eletrônica de transmissão (Transmission Electron Microscopy - TEM) em seções ultrafinas da asa, com tratamento com ósmio e incorporação em resina. As imagens de SEM e TEM revelaram que as asas possuem uma estrutura de múltiplas camadas alternadas com materiais com diferentes densidades eletrônicas. O número e as espessuras da camada mudam na asa, correlacionando-se com a cor local. A composição das camadas é considerada como sendo de quitina com diferentes quantidades de melanina. Assumimos que a densidade eletrônica é proporcional à densidade ótica nas imagens de secção transversal no SEM, e essa informação foi utilizada para definir a modulação dos índices de refração da estrutura de multicamadas. A refletância foi calculada utilizando o perfil de índice de refração com o método de matriz de transferência. Uma boa correlação foi obtida entre medida experimental e a simulação, confirmando assim que as cores das asas do macho C.rutilans resultam de uma estrutura de multicamadas, ou seja, essas asas são um cristal fotônico natural.
Abstract: In dragonflies, color has many functions, the most important ones being sex recognition, courtship and territory defense behaviors. In Chalcopteryx rutilans - a dragonfly found in the Amazonian rain forest those functions are performed by displaying their strongly iridescent hind wings, whereas the hyaline forewings are used to maintain the flight. The phenomenon of iridescence results from physical optics effects such as diffraction and interference. The aim of this work is to study the structures responsible for the male wing iridescence in Chalcopteryx. Visible range reflectance was measured for each different colored region of the wings. In order to determine the internal microstructure of the region that exhibits the same color, Scanning Electron Microscopy SEM was performed in cross-sections of the wings, after cutting in situ by Focused-Ion Beam FIB. Transmission Electron Microscopy TEM images were obtained from ultrathin sections of osmium treated, resin embedded and uranyl-stained wing. The SEM and TEM images revealed that the wings have a multilayered structure alternating different electron density materials. The number and thicknesses of the layers change across the wing, correlating with the local color. The composition of the layers is considered as being of chitin with different levels of melanin pigmentation. The electron density of the SEM cross-section images was assumed as being directly proportional to the optical density, and was used to define the modulation of the refractive indexes in the multilayered structure. The optical reflectance resulting from a structure with such a modulated refractive index was calculated numerically, using the transfer matrix method. A good correlation is obtained between experiment and simulation, thus confirming that in Chalcopteryx rutilans male wings colors result from a multi-layer structure, i.e., these wings are natural one dimensional photonic crystals.
Subject: Reflexão (Otica)
Difração
Optica fisica
Chalcopterix rutilans
Cristais fotônicos
estruturas nanométricas
Libélula
Membros superiores
Cores Analise
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AA8F5X
Issue Date: 10-Aug-2016
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
corre__o_final_1.0__da_disserta__o_pssg_wag_wes.pdf5.52 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.