Por qué el azul es uno de los colores más brillantes que encontramos en la naturaleza

De plumas de ave a pieles de frutas, el mundo natural tiene dos formas principales de mostrar el color: a través de sustancias pigmentarias que proporcionan absorción de color selectiva, o mediante color estructural – el uso de estructuras microscópicas para controlar la reflexión de la luz.

Ahora los científicos han ideado un modelo informático que explica por qué los colores estructurales mate más brillantes de la naturaleza son casi siempre el azul y el verde: porque esos son los límites del color estructural dentro del espectro visible de la luz.

Además de darnos una mejor comprensión de cómo se crean los azules y verdes más brillantes en el mundo natural, la investigación también podría ser importante para desarrollar pinturas y recubrimientos vibrantes y ecológicos que no se desvanezcan con el tiempo ni liberen sustancias químicas tóxicas.

«Además de su intensidad y resistencia a la decoloración, una pintura mate que utiliza un color estructural también sería mucho más respetuosa con el medio ambiente, ya que no se necesitarían tintes y pigmentos tóxicos». dice el físico Gianni Jacucci de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido.

«Sin embargo, primero debemos entender cuáles son las limitaciones para recrear estos tipos de colores antes de que sea posible cualquier aplicación comercial».

Con el color estructural, el marco a nanoescala en la superficie es lo que dicta el color real en sí.

A veces, como en las plumas de pavo real, por ejemplo, ese color puede ser iridiscente y cambiar entre tonos de color en diferentes ángulos y bajo diferentes luces. Estos son producidos por estructuras cristalinas ordenadas.

Las plumas de pavo real son un ejemplo clásico de color estructural. (Tj Holowaychuk / Unsplash)

Con otras estructuras, obtienes un color mate que no cambia debido a estructuras desordenadas; en la naturaleza esto solo se ha observado en la producción de tonos azules y verdes. La idea central del nuevo estudio fue ver si esto era una limitación inherente de dichas estructuras.

El nuevo modelo de computadora, basado en materiales artificiales llamados vidrios fotónicos, muestra que el rojo está fuera del alcance de las técnicas de dispersión detrás de los colores estructurales mate: la región de longitud de onda larga del espectro visible no puede reflejarse fácilmente usando las técnicas de estas estructuras superficiales microscópicas.

«Debido a la compleja interacción entre la dispersión simple y la dispersión múltiple, y las contribuciones de la dispersión correlacionada, encontramos que además del rojo, el amarillo y el naranja también apenas se pueden alcanzar». dice la química Silvia Vignolini, de la Universidad de Cambridge.

Las cotingas de garganta de ciruela muestran vívidos azules estructurales mate. (redabbott / iNaturalist / CC-BY-NC)

Esta debe ser la razón por la que los rojos mate brillantes se producen utilizando pigmentos de la naturaleza, en lugar de colores estructurales. El equipo cree que la evolución en la naturaleza condujo a diferentes formas de producir colores rojos, debido a los límites de las estructuras subyacentes.

Saber más sobre cómo se crean estos colores estructurales mate nos acercará a producir pinturas sin pigmentos y tintes, un paso importante en materiales duraderos y ecológicos para muchas aplicaciones.

Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer, y parece que se necesitará un enfoque diferente para los rojos y naranjas; otros tipos de nanoestructuras podrían hacer el trabajo, después de que se lleve a cabo una investigación más detallada, pero por ahora Los científicos de materiales tienen los mismos problemas que el mundo natural.

«Cuando intentamos recrear artificialmente el color estructural mate para rojos o naranjas, terminamos con un resultado de mala calidad, tanto en términos de saturación como de pureza del color». dice el químico Lukas Schertel, de la Universidad de Cambridge.

La investigación ha sido publicada en PNAS.