Los filamentos dispuestos al azar dispersan todas las longitudes de onda de la luz y su espaciado optimizado maximiza el efecto.
Introducción
Los lunares de mariquita, las rayas de tigre y las hojas de árbol verde esmeralda son ejemplos de pigmentación química, cuando los compuestos absorben y reflejan varias longitudes de onda de luz. Pero las estructuras físicas también pueden dispersar la luz, revelando un arcoíris de colores sin productos químicos.
El color azul en la naturaleza, como el que se ve en las plumas de los pájaros azules o en las alas de las mariposas morfo, a menudo es el resultado de este tipo de texturas microscópicas que desvían la luz. La disposición de tales estructuras es generalmente periódica, con espacios uniformes y repetitivos, para refractar o interferir con longitudes de onda de luz específicas.
Una excepción ocurre en las especies de escarabajos blancos. Sus microestructuras "aperiódicas" no tienen ningún patrón repetitivo. Entonces, ¿cómo se convierten en un blanco tan brillante?
Ver publicaciones relacionadas
La estrategia
Diminutas escamas elípticas cubren un cifochilus la cabeza, el cuerpo y las patas del escarabajo, superpuestos entre sí un poco como escamas de pescado. Utilizando potentes microscopios para estudiar escalas individuales, los científicos descubrieron que estaban hechas de filamentos orientados al azar. Irónicamente, la disposición desordenada de estos filamentos (su falta de periodicidad) hace que los escarabajos blancos dispersen uniformemente todas las longitudes de onda de la luz. Del caos surge el orden.
La blancura en la naturaleza es relativamente rara. Aunque no se sabe con certeza, en los escarabajos se cree que ofrece los mismos beneficios que los colores en otras especies. Señala salud a posibles parejas y les ayuda a identificar miembros de la misma especie. Algunas especies de escarabajos blancos han podido alimentarse durante más tiempo bajo un sol intenso, lo que sugiere que el color también puede ayudar a regular sus temperaturas.
Las estructuras microscópicas orientadas al azar en los exoesqueletos del escarabajo Cyphochilus dispersan todas las longitudes de onda visibles de la luz, lo que da como resultado una apariencia completamente blanca.
Cuando los científicos compararon la blancura relativa en tres especies de escarabajos, encontraron que cifochilus era el más blanco, Calothyrza margaritifera quedó en segundo lugar y lepidiota estigma era menos blanco (aunque aún más blanco que los dientes humanos).
Investigaron más para descubrir cómo cifochilus los escarabajos lograron una blancura tan intensa. Resulta que sus escalas promedian alrededor del 30% del volumen vacío entre los filamentos, lo que parece ser una cantidad ideal de espacio. Cuando los filamentos están demasiado juntos, el "amontonamiento óptico" hace que los grupos dispersen la luz como si cada grupo fuera un elemento grande y único, en lugar de que muchos filamentos funcionen de forma independiente. Sin embargo, la separación excesiva de los filamentos reduce la cobertura de la superficie, lo que reduce nuevamente la eficiencia de dispersión. cifochilus Los diseños a escala han evolucionado con el equilibrio justo entre estos elementos de diseño competitivos para maximizar su capacidad de dispersar la luz.
Calothyrza margaritifera y lepidiota estigma midió menos blanco porque el espaciado de los filamentos en sus escalas no estaba tan optimizado. Además, ambos cifochilus y lepidiota estigma se benefició de superficies de escala más rugosas en general que Calothyrza margaritifera porque esta texturización aumenta el efecto de dispersión.
Las posibilidades
El dióxido de titanio es el colorante blanco más utilizado con aplicaciones en pintura, papel, franjas de tráfico, protector solar, pasta de dientes, alimentos y cosméticos. La extracción de dióxido de titanio no solo es dañina para el medio ambiente, sino que los reguladores de la salud han señalado que la inhalación de partículas finas del mineral es "posiblemente cancerígena para los humanos". Estudiando cifochilus escarabajos nos está ayudando a "ver la luz", inspirando pigmentos estructurales blancos que evitarían estas trampas.
