Azul y Verde Son Los Colores Más Intensos De La Naturaleza … ¿Por Qué?

Imagen: Evan Leeson/Bob Peterson/lowjumpingfrog. ¡Sorpresa! Ninguna de estos animales contiene una sola traza de pigmento azul.


Por Inés Urdaneta / Física e investigadora de Resonance Science Foundation

Los colores de la naturaleza provienen principalmente de tres fuentes: pigmentos, colores estructurales y bioluminiscencia. ¿Has notado que en la naturaleza algunos colores son más intensos que otros?

Tal es el caso de los colores azul y verde, en comparación con el rojo y demás colores. La razón principal es que el azul y verde son colores estructurales.

La coloración estructural es el resultado de superficies estructuradas microscópicamente lo suficientemente finas para interferir con la luz visible, a veces en combinación con pigmentos. Por ejemplo, las plumas de la cola del pavo real son de pigmento marrón, pero su estructura microscópica hace que también reflejen la luz azul, turquesa y verde, y a menudo son iridiscentes. Con lo cual, la coloración estructural es un efecto óptico clásico de interferencia y difracción, más que una propiedad cuántica del material, absorción y emisión de fotones, que es la responsable del color en los pigmentos (las plantas absorben eficientemente la luz roja y la verde se refleja), y en la bioluminiscencia.

Los científicos ingleses Robert Hooke e Isaac Newton fueron los primeros en observar la coloración estructural, mientras que su principio - la interferencia de ondas - fue explicado por Thomas Young un siglo después, en 1803. Young describió la iridiscencia como el resultado de la interferencia entre las reflexiones de dos o más superficies de películas delgadas, combinada con la refracción cuando la luz entra y sale de dichas películas. La geometría determina entonces que, en ciertos ángulos, la luz reflejada de ambas superficies interfiera constructivamente y se amplifique, mientras que, en otros ángulos, la luz interfiere destructivamente y se cancela. Por lo tanto, los diferentes colores aparecen en diferentes ángulos.

Ejemplos bien conocidos incluyen los colores producidos por las escamas iridiscentes brillantes de las alas de las mariposas y las barbillas de las plumas de las aves, como la cola del pavo real.

Recientes modelos computacionales llevados a cabo por investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge explican por qué los azules y verdes son los colores más brillantes de la naturaleza.

La apariencia del color mate o iridiscente dependerá de cómo estén dispuestas las estructuras internas en la nano escala. Las estructuras ordenadas o cristalinas dan como resultado colores iridiscentes, que cambian cuando se ven desde diferentes ángulos. La mayoría de los ejemplos de color estructural en la naturaleza son iridiscentes.

Las estructuras desordenadas dan como resultado colores mates, independientes de los ángulos de visión. Dado que el color de las estructuras no se desvanece, estos colores mates serían muy útiles para aplicaciones como pinturas o revestimientos en las que no se desean efectos metálicos. Hasta ahora, los ejemplos de color estructural mate natural sólo existen en tonos azules o verdes.

"Cuando intentamos recrear artificialmente el color estructural mate para los rojos o los naranjas, terminamos con un resultado de mala calidad, tanto en términos de saturación como de pureza del color". Lukas Schertel, co-autor de la investigación. 

 

Además de su intensidad y resistencia a la decoloración, una pintura mate que utilice el color estructural también sería mucho más respetuosa con el medio ambiente, ya que no se necesitarían tintes y pigmentos tóxicos", dijo el primer autor, Gianni Jacucci.

 

Modelando la respuesta óptica y la apariencia del color de las nanoestructuras tal como se encuentra en el mundo natural, los investigadores encontraron que los colores estructurales saturados y mate no pueden ser recreados en la región roja del espectro visible, lo que podría explicar la ausencia de estos tonos en los sistemas naturales. La misma dificultad se encontró para los tonos amarillos y naranjas.

Afirman los investigadores que estas aparentes limitaciones del color estructural pueden superarse utilizando otro tipo de nanoestructuras, como las estructuras de red o las estructuras jerárquicas de múltiples capas, para lo cual hay que ahondar y entender mejor estos sistemas.

 

Más en:

https://en.wikipedia.org/wiki/Structural_coloration

https://phys.org/news/2020-09-blues-greens-brightest-colous-nature.html

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