¿Por qué azul y verde son los colores más brillantes de la naturaleza?

La clave está en lo que se conoce como “color estructural”. Un científico tucumano nos lo explica. Aplicaciones ambientalmente amigables.

23 Sep 2020 Por Claudia Nicolini
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COLORES BRILLANTES. Los azules y verdes en la naturaleza responden al mecanismo del color estructural.

La luz nos muestra los colores a través de dos mecanismos. Uno de ellos depende de los pigmentos de los objetos; el otro, de la manera en que la estructura de los objetos se organiza en escalas muy pequeñas, llamadas nanoescalas. Investigadores de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, mostraron por qué los colores rojos puros e intensos en la naturaleza son producidos sobre todo por pigmentos, mientras que el color estructural es el que produce azules y verdes brillantes.

Los resultados, publicados en una revista científica, podrían ser de utilidad en el desarrollo de pinturas o recubrimientos no tóxicos con un color intenso que nunca se desvanece.

“La luz tiene una naturaleza de onda electromagnética y esa onda tiene una longitud del orden de los cientos de nanómetros. Cada color de la luz tiene una longitud distinta (el rojo está alrededor de los 700 nm mientras que el azul ronda los 450 nm)”, explica Pablo Barrionuevo, investigador del Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión, dependiente del Conicet y de la UNT.

“La mayoría de los objetos posee un color determinado debido al proceso de absorción de luz: por ejemplo, un mate azul absorbe todas las componentes de color de la luz que le llega, excepto la correspondiente al azul, y esa luz que refleja la superficie del objeto llega a nuestros ojos. Nuestro sistema visual completa el procesamiento gracias a células y procesos neurales que permiten decodificar ese reflejo”, agrega.

Para comprender lo que hallaron los ingleses, la clave son los objetos que no son mayoría.

El color estructurado

“La absorción de la luz no es la única forma que tiene la naturaleza de dotar de color a un objeto. El colorido y la brillantez de las plumas de los pavos reales, de las alas de algunas mariposas o de las piedras preciosas opales se explican por un tipo diferente de producción del color, llamado color estructurado -prosigue la explicación-. Por ejemplo, en la pluma de un pavo real, el color que vemos es fruto de interacciones ópticas a escala nanométrica de la luz. Es decir, lo importante es la estructura (o arquitectura) del objeto a escala nanométrica”.

En este caso, la apariencia del color, ya sea mate o iridiscente, depende de cómo se dispongan las estructuras de cada objeto, y no de los pigmentos que lo recubran. Las estructuras ordenadas -también llamadas cristalinas- dan como resultado colores iridiscentes, que cambian cuando se ven desde diferentes ángulos (“como en las plumas del pavo real”, resalta Barrionuevo). Las desordenadas, o correlacionadas, resultan en colores mate, independientemente del ángulo en que se las mire

Importancia del hallazgo

A diferencia de lo que ocurre con los pigmentos, el color estructural no se desvanece. Estos colores mate independientes del ángulo serían muy útiles para aplicaciones como pinturas o revestimientos, donde no se desean efectos metálicos... pero hay un límite, y es lo que hallaron los científicos ingleses, con un experimento numérico.

Para ello modelaron la respuesta óptica y la apariencia del color de las nanoestructuras, como se encuentran en el mundo natural, y descubrieron que los colores estructurales mate y saturados no se pueden recrear en la región roja del espectro visible, lo que podría explicar la ausencia de estos tonos en los sistemas naturales; encontraron que se extienden sólo hasta el azul y el verde en el espectro visible.

“Además de su intensidad y de su resistencia a la decoloración, una pintura mate que usa un color estructural también sería mucho más ecológica, ya que no se necesitarían tintes ni pigmentos tóxicos”, dijo el primer autor del trabajo, Gianni Jacucci. “Sin embargo, primero debemos comprender cuáles son las limitaciones para recrear estos tipos de colores antes de que sea posible cualquier aplicación comercial”.

“La mayoría de los ejemplos de color estructural en la naturaleza son iridiscentes; hasta ahora, los ejemplos de color estructural mate que ocurren naturalmente sólo existen en tonos azules o verdes -agregó Lukas Schertel, otro miembro del equipo-. Cuando intentamos recrear artificialmente el color estructural mate para rojos o naranjas, terminamos con un resultado de mala calidad, tanto en términos de saturación como de pureza del color”.

A pesar de las aparentes limitaciones, los investigadores dicen que estas pueden superarse mediante el uso de otro tipo de nanoestructuras, como estructuras de red o estructuras jerárquicas de varias capas, aunque estos sistemas aún no se comprenden completamente.

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