Cefalópodos, que incluyen pulpos, calamar, y la sepia — son maestros del disfraz. Pueden camuflarse para adaptarse con precisión a su entorno en cuestión de segundos, y ningún científico ha podido replicar el espectáculo. Pero una nueva investigación de Leila Deravi, profesor asistente de química y biología química en Northeastern, nos acerca un paso más.

Los órganos cromatóforos, que aparecen como cientos de pecas multicolores en la superficie del cuerpo de un cefalópodo, contribuyen a cambios rápidos en el color de la piel. En un artículo publicado la semana pasada en Materiales ópticos avanzados , El grupo de Deravi describe su trabajo para aislar los gránulos de pigmento dentro de estos órganos para comprender mejor su papel en el cambio de color. Los investigadores descubrieron que estos gránulos tienen cualidades ópticas notables y los usaron para hacer películas y fibras delgadas que podrían incorporarse a los textiles. pantallas flexibles, y futuros dispositivos que cambian de color. El laboratorio de Deravi colaboró ​​con el U.S. Army Natick Soldier Research, Desarrollo, y Centro de Ingeniería para el estudio.

Los cromatóforos vienen en tonos de rojo, amarillo, marrón, y naranja. Son similares a las pecas de la piel humana que aparecen con el tiempo. Pero en los cefalópodos, estas pecas se abren y cierran en una fracción de segundo para dar lugar a un color de piel que se reconfigura continuamente. Debajo de los cromatóforos hay una capa de iridóforos que actúan como un espejo. Juntos, estos órganos reflejan todos los colores de la luz visible.

Al eliminar las partículas de pigmento individuales del calamar, Deravi pudo explorar la amplitud de sus capacidades como materiales estáticos. Una partícula tiene un tamaño de solo 500 nanómetros, que es 150 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano. El equipo de Deravi colocó en capas y reorganizó las partículas y descubrió que podían producir una paleta de colores expansiva.

"Estamos demostrando que estos pigmentos son una herramienta poderosa que puede producir películas ultradelgadas que son realmente ricas en colores, "Dijo Deravi.

Su equipo también descubrió que los pigmentos pueden dispersar tanto la luz visible como la infrarroja. Esto mejora el brillo y la absorción de la luz y afecta la forma en que se percibe un color final. Y cuando Deravi diseñó un sistema que incluía un espejo, imitando la disposición de los órganos que tienen los calamares de forma natural, pudo mejorar aún más el color percibido mediante la dispersión de la luz a través y fuera de los gránulos. Este proceso podría potencialmente replicarse en materiales funcionales como células solares para aumentar la absorción de la luz solar. Dijo Deravi.

"Desde una perspectiva de ingeniería científica y técnica, comprender cómo la dispersión de la luz afecta al color es muy importante, y este es un nuevo y emocionante desarrollo en el campo de la óptica en biología, "dijo Richard Osgood, un colaborador del U.S. Army Natick Soldier Research, Desarrollo, y Centro de Ingeniería. "Este es un aprovechamiento inusual del conocimiento de la óptica y la física en la dispersión para comprender los sistemas biológicos".

Los investigadores hicieron carretes de fibras a partir de las partículas de pigmento de los calamares y ahora están explorando los usos del material. Las fibras son tan interesantes visualmente que no es difícil imaginar cómo se tejen en telas para ropa u otras formas de arte. Pero quizás la aplicación más interesante sea la que se pueda llevar puesto, pantallas y textiles flexibles que son capaces de una coloración adaptativa. Osgood dijo que la investigación podría permitir al Ejército crear nuevas capacidades para los soldados.

"Durante más de una década, Los científicos e ingenieros han estado intentando replicar este proceso y construir estos dispositivos que pueden igualar el color, cambio de color, y camuflarse como los cefalópodos, pero muchos de ellos no se acercan a la velocidad o el rango dinámico de color que los animales pueden mostrar, "Dijo Deravi." Los cefalópodos han evolucionado para incorporar estos gránulos de pigmentos específicos por una razón, y estamos empezando a reconstruir cuál es esa razón ".