Nanotecnólogos, biólogos marinos y expertos en procesamiento de señales de la Universidad de Rice, el Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Masa., y otras universidades estadounidenses han ganado una subvención de $ 6 millones de la Oficina de Investigación Naval para descubrir los secretos de los mejores artistas del camuflaje de la naturaleza. Por último, el equipo espera crear "metamateriales" que emulen algunos de los elegantes colores y patrones de piel producidos por los animales marinos.

"Nuestro apodo interno para este proyecto es 'piel de calamar, 'pero en realidad se trata de investigación fundamental, "dijo Naomi Halas, un pionero de la nanoóptica en Rice y el investigador principal de la subvención de cuatro años. "Nuestro entregable es el conocimiento, los descubrimientos básicos que nos permitirán hacer materiales que sean observadores, adaptables y receptivos a su entorno ".

Halas dijo que el proyecto se inspiró en el trabajo pionero del co-investigador de la subvención Roger Hanlon, un biólogo marino de Woods Hole que ha pasado más de tres décadas estudiando la clase de animales llamados cefalópodos que incluye al calamar, pulpo y sepia. Uno de los muchos descubrimientos de Hanlon es que las pieles de los cefalópodos contienen opsinas, el mismo tipo de proteínas sensibles a la luz que funcionan en los ojos.

"La presencia de opsina significa que tienen un sensor de visión primitivo incrustado en su piel, "Halas dijo." Así que las preguntas que tenemos son, '¿Qué podemos, como ingenieros, aprender de la forma en que estos animales perciben la luz y el color? ¿Sus cerebros juegan un papel? ¿O está totalmente descargado en la máscara, por lo que no está usando el tiempo de CPU de los animales? "

Halas dijo que el proyecto tiene varias pistas. Los biólogos marinos del equipo:Hanlon y Thomas Cronin de la Universidad de Maryland, Condado de Baltimore:investigará cómo los cefalópodos detectan y usan la luz para regular los patrones de su piel, colores y contrastes.

"Este proyecto nos permitirá explorar una nueva y emocionante vía de investigación de la visión:detección de luz distribuida por toda la piel, "Dijo Hanlon." Cómo y dónde el sistema nervioso usa esa información visual es probable que descubra algunos circuitos neuronales novedosos ".

Dependerá de los ingenieros del equipo intentar emular la piel de cefalópodo utilizando nuevos metamateriales, materiales que difuminan la línea entre material y máquina. Halas dijo que el grupo planea usar patrones de nanoestructuras organizadas para crear láminas de materiales que pueden cambiar de color rápidamente, como los píxeles de una pantalla de televisión de alta definición, pero que también pueden "ver" la luz de la misma manera que las pieles de calamar. hacer. Un componente clave del material serán los grupos únicos de nanomateriales descubiertos por el químico de Rice Stephan Link. un co-investigador de la subvención. Halas dijo que los materiales de Link son muy sensibles a los cambios en su entorno y pueden cambiar de color más fácilmente que otros nanomateriales.

Es probable que se utilice otro tipo de nanopartículas para la detección de luz, y el equipo también necesitará un mecanismo de control, un sistema para procesar señales de luz entrantes y generar una salida de camuflaje. Co-investigador Peter Nordlander, un físico de Rice, funcionará en óptica, y el científico de materiales John Rogers, co-investigador en la Universidad de Illinois, ayudará a reunir todo en un paquete que sea lo suficientemente grande como para ser visto sin un microscopio.

"Este es un problema inherentemente multidisciplinario, ", Dijo Halas." Nadie va a entender esto a menos que haya biólogos marinos hablando en detalle con ingenieros de sistemas, que hablan en detalle con nanotecnólogos, que conversan en detalle con las personas que integran todo. Tiene que haber un diálogo fuerte entre todos ".

Halas dijo que la mayor sorpresa hasta ahora ha sido la estrecha afinidad que se ha desarrollado entre el experto en procesamiento de señales de Hanlon y Rice, Rich Baraniuk, el líder del esfuerzo de ingeniería de sistemas del equipo.

"Uno pensaría que los matemáticos aplicados y los biólogos marinos no tendrían casi nada en común, ", dijo." Pero tienen más en común que el resto de nosotros. Están pensando básicamente en los mismos problemas, pero están pensando en ellos desde puntos de vista muy diferentes ".