Al igual que los uniformes de los trabajadores equipados con tiras reflectantes para ser claramente visibles en las obras de construcción, el camarón limpiador del Pacífico (Lysmata amboinensis), un pequeño crustáceo detritívoro – vive en simbiosis con muchas especies de las que se deshace de sus residuos orgánicos – tiene largas rayas blancas en las antenas y en la cola. Estas marcas servirían como una señal para los animales que necesitaban limpieza. Pero el color intenso de estas bandas blancas parece desafiar las leyes de la óptica. De hecho, el color blanco solo se puede obtener si la luz es refractada varias veces por una estructura desordenada, que es el caso de una gran masa como una nube, pero que es difícil de obtener en una estructura muy delgada, como la cáscara. de un camarón. Los químicos Tali Lemcoff y Benjamin Palmer de la Universidad Ben-Gurion del Negev en Israel y sus colegas han resuelto este misterio: las bandas blancas del camarón limpiador del Pacífico contienen una disposición estrecha de nanoesferas birrefringentes.
La blancura se produce por la reflexión difusa de la luz, es decir, cuando rebota en varias direcciones. La nieve, la leche o un trozo de azúcar obtienen su color blanco debido a su capacidad para dispersar la luz desde diferentes ángulos. El grosor de estos materiales proporciona suficiente espacio para que las partículas ocupen posiciones aleatorias y, por lo tanto, dispersen la luz en todas las direcciones.
Pero para obtener un blanco realmente brillante, también se necesitan muchas partículas difusoras. “Un cuadrado de azúcar es ciertamente blanco, pero el azúcar en polvo es aún más blanco porque contiene partículas más reflectantes para el mismo volumen”, explica Tali Lemcoff. Para un blanco brillante, por lo tanto, se necesita una estructura desordenada y muchas partículas difusoras.
Dos condiciones difíciles de cumplir en materiales ultrafinos. El espacio reducido limita el número de partículas que se difunden y tiende a que adopten una disposición ordenada. Además, cuando las partículas se apilan de esta manera, dispersan menos luz, incluso si son numerosas: la eficiencia de la refracción comienza a disminuir tan pronto como las partículas que se difunden ocupan más del 20% del espacio. Más allá de este límite, es imposible obtener blanco.
Al analizar varias áreas blancas del camarón limpiador del Pacífico utilizando diferentes técnicas de microscopía, los investigadores identificaron capas extremadamente delgadas (máximo 7 micrómetros) de partículas difusas muy densas: su tasa de ocupación supera el 50%. ¡Un umbral normalmente prohibitivo para ponerse blanco!
Pero estas partículas que se difunden son en realidad nanoesferas de isoxantopterina. Esta pequeña molécula aromática dispersa la luz de forma diferente a las partículas que normalmente componen los materiales blancos, que refractan la luz de forma isotrópica, es decir, de forma idéntica, independientemente de su ángulo de incidencia. Las nanoesferas de isoxantopterina, por otro lado, refractan la luz anisotrópicamente. Su índice de refracción varía de 1,40 a 1,96, dependiendo de si la luz llega en dirección radial o tangencial con relación a las nanopartículas. Esto se conoce como el “fenómeno de birrefringencia”. Debido a esta fuerte diferencia en el índice de refracción, la interacción de la luz dispersada por una nanoesfera de isoxantopterina con sus vecinas es débil… ¡como si la densidad de las nanopartículas fuera menor! Por lo tanto, incluso comprimidas en una superficie tan delgada como el caparazón de un camarón limpiador del Pacífico, las nanoesferas birrefringentes producen un blanco brillante.
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