Durante decenas de miles de años, los seres humanos han creado colores a través de la química simple. Al principio utilizamos tintes que se encuentran en la naturaleza, como las bayas y el carbón. Más tarde, Se sintetizaron nuevos pigmentos en el laboratorio.

Por ahora, podría pensar que los científicos habrían ideado todos los colores posibles, pero, de hecho, se siguen inventando para afrontar nuevos retos:los tanques necesitan un mejor camuflaje, los espejos deben ser más brillantes, y los satélites necesitan nuevos acabados que absorban la luz para poder mirar más allá en el espacio.

Hoy los investigadores usan la física para inventar nuevos colores, inspirado quizás en las tonalidades iridiscentes creadas por estructuras en alas de mariposa que dispersan la luz.

Estos nuevos colores estructurales son el resultado de una interacción entre la luz y las características a nanoescala, muchas veces más delgadas que el cabello humano.

Inventar colores es ahora una emocionante combinación de química junto con nuevos materiales y estructuras.

La historia de Vantablack

Vantablack es un ejemplo famoso de color creado a través de la estructura.

Los científicos de Surrey NanoSystems en el Reino Unido lanzaron "Vantablack" en 2014. Hecho de pequeños tubos de carbono empaquetados alineados verticalmente, la estructura y disposición de los tubos mejora aún más la naturaleza negra natural del carbono, dejándolo atrapar el 99,96% de la luz.

Para poner esto en perspectiva, si piensas en un bosque de árboles de aproximadamente un metro de diámetro, entonces estos árboles escalarían para tener alrededor de un kilómetro de altura. La luz que cae sobre este bosque muy alto de tubos rebota y se absorbe casi perfectamente.

Varios grupos de investigación, incluida la NASA, se han centrado en esfuerzos similares para lograr el "negro más negro". Si bien se pueden usar varios materiales para este propósito, incluyendo nanopartículas y varillas de oro, parece que los recubrimientos de nanotubos de carbono son la opción más eficiente.

Aunque no absorbe tanto la luz, la naturaleza tiene su propia versión de Vantablack. Las escamas dorsales de la víbora de Gabón de África occidental, algunos de los más oscuros encontrados en la naturaleza, tienen una estructura específica "similar a una hoja". Utiliza su color estructural negro como parte de un elaborado camuflaje adaptado a su hábitat forestal.

¿Por qué necesitamos el "negro más negro"?

La búsqueda de un material absolutamente negro ha sido impulsada por la necesidad de absorber completamente la energía de la luz y convertirla en calor.

La sensibilidad de los instrumentos ópticos que requieren una cantidad mínima de luz parásita o no deseada, como telescopios, podría mejorarse enormemente con la adición de superficies recubiertas de Vantablack en su sistema óptico, por ejemplo. Esto podría permitir la observación de estrellas más débiles.

En sistemas de sensores térmicos o infrarrojos, su uso también podría mejorar la relación señal-ruido y resultar en una mejor resolución en la detección de celos. Dado que materiales como Vantablack absorben casi toda la luz, otras posibles aplicaciones podrían residir en los sistemas de captación térmica como los paneles solares.

El revestimiento es relativamente frágil, sin embargo, y normalmente necesita estar protegido o encerrado dentro de un instrumento.

Percepción y reflexión

Vemos colores porque la luz se refleja en nuestro entorno. Es bastante perturbador mirar una superficie Vantablack, después de todo, ya que la falta de reflejo de la luz da una sensación de vacío que es difícil de procesar para el cerebro.

Whist Vantablack absorbe la luz, en algunas aplicaciones, como espejos, queremos que reflejen toda la luz posible.

Los espejos para aplicaciones de energía solar concentrada necesitan revestimientos altamente reflectantes para reflejar toda la luz y concentrar la energía del sol en un solo punto para generar calor. Ese calor se puede utilizar para generar electricidad.

También estamos desarrollando efectos visuales para uso automotriz mediante la incorporación de micropartículas en recubrimientos, creando un borde de plástico satinado o de poco brillo. Estas micropartículas están hechas de vidrio y dispersan la luz entrante, rebotando alrededor de la capa en la que están incrustadas y dando lugar a un efecto satinado uniforme.

Tradicionalmente, esto se habría hecho con galvanoplastia, un proceso en el que los metales se depositan sobre una superficie a partir de baños de sales metálicas líquidas. Esta técnica alternativa evita los materiales cancerosos utilizados en la galvanoplastia para ofrecer un rendimiento similar pero con pocos problemas ambientales.

También se pueden lograr nuevos colores colocando capas de materiales de diferente índice de refracción, una medida de la capacidad de un material para doblar la luz. Cuando apila varias capas con diferentes índices de refracción una encima de la otra y controla su grosor, puede producir interferencias. Este es el mismo fenómeno que cuando ves una mancha de aceite en el agua.

Pero, como siempre, la naturaleza ha llegado primero. El color estructural reflectante se puede encontrar en las escalas de Sardina pilchardus , también conocida como la humilde sardina europea.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.