Los científicos han descubierto un tipo completamente nuevo de ópalo formado por un alga común que aprovecha la tecnología natural al autoensamblar una nanoestructura de gotas de aceite para controlar cómo la luz se refleja en sus células para mostrar una brillante variedad de colores que hasta ahora, solo se ha visto en la piedra preciosa.

Los resultados, publicado en Avances de la ciencia y dirigido por los doctores Heather Whitney y Ruth Oulton de la Universidad de Bristol, muestran que el brillo iridiscente azul y verde brillante de las algas marrones, también conocido como "arcoíris" (Cystoseira Tamariscifolia) y se encuentra comúnmente en toda la región costera europea, incluido el Reino Unido, surge de una nanoestructura compleja que controla cómo la luz se refleja en sus células que contienen cloroplastos. Aún más notable, Así es como estas algas pueden encender y apagar este autoensamblaje, creando ópalos cambiantes que reaccionan a la luz solar cambiante en los charcos de las mareas.

Tales estructuras surgen de esferas de tamaño nanométrico empaquetadas de manera apretada de manera regular y los expertos en óptica saben que reflejan diferentes colores de la luz blanca entrante en diferentes direcciones. Este tipo de estructuras también se ven naturalmente en ópalos de piedras preciosas, que comprenden una nanoestructura de diminutas esferas de vidrio formadas dentro de piedra dura muy por debajo de la superficie de la tierra que naturalmente se compactan de tal manera que difractan la luz en diferentes direcciones, lo que le da al ópalo su conocida opalescencia.

Dra. Ruth Oulton, El profesor Martin Cryan y el Dr. Martin Lopez-Garcia (ahora en el Instituto Internacional Ibérico de Nanotecnología, Portugal), todos los expertos en nanoóptica de la Escuela de Física y el Departamento de Ingeniería Eléctrica de Bristol, descubrió que estos naturales, Los ópalos "vivos" no se forman a partir del vidrio, sino a partir de diminutas gotas de aceite producidas por las algas.

En un proceso desconocido para la nanotecnología actual, Las células que contienen cloroplastos de las algas (que ayudan a la fotosíntesis) autoensamblan las gotas de aceite en un empaque regular. Asombrosamente, estas algas pueden encender y apagar este autoensamblaje, creando ópalos cambiantes que reaccionan a la luz solar cambiante en los charcos de las mareas. Aún más notable es cómo las algas realizan el autoensamblaje dinámico, en una escala de tiempo de solo horas, es un verdadero misterio para el equipo de investigación.

Dr. Martín López-García, dijo:"La formación de ópalos a partir de gotitas de aceite es un descubrimiento completamente nuevo. Si los nanotecnólogos pudieran comprender e imitar las propiedades dinámicas de este ópalo de algas marinas, es posible que en el futuro tengamos biodegradables, tecnología de visualización conmutable que puede utilizarse en envases o muy eficiente, células solares de bajo costo ".

Nathan Masters, estudiante de doctorado en las Escuelas de Física y Ciencias Biológicas de Bristol, descubrió que al iluminar las algas, la iridiscencia desapareció, pero cuando se mantiene en condiciones casi oscuras, reapareció el brillo azul verdoso. Al obtener imágenes de las algas marinas a un nivel sub-nanoescala, el equipo descubrió que las algas estaban encendiendo y apagando el autoensamblaje, pasando de un desorden, estado irreflexivo a un ordenado, uno opalescente. Pero lo más sorprendente para el equipo de investigación fue que el ópalo es dinámico.

Queda por probar por qué las algas hacen esto, pero los doctores Heather Whitney y Heath O'Brien, que llevó a cabo el trabajo mientras estaba en la Facultad de Ciencias Biológicas de Bristol, (ahora en la Universidad de Cardiff), creen que debido a que los ópalos se encuentran en la misma parte de la célula que los cloroplastos, los cuerpos del organismo que recolectan energía luminosa, es probable que controlen los niveles de luz, dispersando la luz uniformemente a todos los cloroplastos disponibles dentro de la célula. Esto puede ayudar a las algas a hacer frente a diferentes niveles de luz durante la marea alta y baja.

Dra. Ruth Oulton, Lectora de Fotónica Cuántica en la Facultad de Física y Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, agregó:"En la última década, Los nanotecnólogos han podido fabricar ópalos artificiales a partir de nanoesferas de vidrio similares. Pero parece que las humildes algas también son capaces de hacer tales ópalos artificiales en sus células. Así que la próxima vez que estés haciendo un pool de rock en el Reino Unido durante tus vacaciones de verano, vea si puede encontrar esta asombrosa alga con su tecnología de nano-fabricación ".