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Mariposa de cristal, de alas transparentes. Imagen: Radwanul Hasan Siddique. Fuente: KIT.
La mariposa de cristal o Greta oto es una especie de lepidóptero fascinante porque sus alas, que son transparentes, apenas reflejan la luz. Esto permite a los individuos de esta especie esconderse de sus depredadores; las aves rapaces que podrían rastrearlas durante sus vuelos.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) de Alemania ha conseguido averiguar cómo consiguen estas mariposas este “camuflaje”. Además, han logrado reproducir el efecto, en una serie de experimentos teóricos.
El hallazgo fue realizado gracias a la observación de las alas de la Greta oto con un microscopio electrónico de barrido (SEM), que es un instrumento que utiliza un haz de electrones -en lugar de un haz de luz- para producir imágenes de alta resolución. En estas imágenes apareció la estructura profunda de las alas de la mariposa, formada por nanopilares o pilares de tamaño nanométrico (un nanómetro es la milésima parte de un cabello humano).
Estudios previos ya habían revelado que regulares nanoestructuras con forma de pilar son responsables de la escasa reflectividad de otros animales. Pero, en las alas de la Greta oto, las nanoestructuras están dispuestas irregularmente (la distancia entre ellas oscila entre los 100 y los 140 nanómetros); y además los nanopilares presentan una altura aleatoria, de entre 400 y 600 nanómetros, informa el KIT en un comunicado. Esta aleatoriedad de la disposición y la altura de los nanopilares es lo que hace que las alas de la mariposa de cristal reflejen muy poca luz.
En general, los materiales transparentes, como el vidrio, siempre reflejan una parte de la luz que sobre ellos incide. Por su parte, algunos animales con superficies transparentes, como las de los ojos de las polillas, mantienen una reflexión baja, pero solo cuando el ángulo de visión es vertical a su superficie.
En el caso de la mariposa de cristal, en cambio, la irregularidad de los pilares hace que sus alas tengan una baja reflexión bajo ángulos más amplios; y no solo en el espectro visible para los seres humanos, sino también en el espectro de la radiación infrarroja y de la radiación ultravioleta detectable por sus potenciales depredadores. Por tanto, es el “caos” de unos nanopilares lo que protege a la Greta oto de ser cazada.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) de Alemania ha conseguido averiguar cómo consiguen estas mariposas este “camuflaje”. Además, han logrado reproducir el efecto, en una serie de experimentos teóricos.
El hallazgo fue realizado gracias a la observación de las alas de la Greta oto con un microscopio electrónico de barrido (SEM), que es un instrumento que utiliza un haz de electrones -en lugar de un haz de luz- para producir imágenes de alta resolución. En estas imágenes apareció la estructura profunda de las alas de la mariposa, formada por nanopilares o pilares de tamaño nanométrico (un nanómetro es la milésima parte de un cabello humano).
Estudios previos ya habían revelado que regulares nanoestructuras con forma de pilar son responsables de la escasa reflectividad de otros animales. Pero, en las alas de la Greta oto, las nanoestructuras están dispuestas irregularmente (la distancia entre ellas oscila entre los 100 y los 140 nanómetros); y además los nanopilares presentan una altura aleatoria, de entre 400 y 600 nanómetros, informa el KIT en un comunicado. Esta aleatoriedad de la disposición y la altura de los nanopilares es lo que hace que las alas de la mariposa de cristal reflejen muy poca luz.
En general, los materiales transparentes, como el vidrio, siempre reflejan una parte de la luz que sobre ellos incide. Por su parte, algunos animales con superficies transparentes, como las de los ojos de las polillas, mantienen una reflexión baja, pero solo cuando el ángulo de visión es vertical a su superficie.
En el caso de la mariposa de cristal, en cambio, la irregularidad de los pilares hace que sus alas tengan una baja reflexión bajo ángulos más amplios; y no solo en el espectro visible para los seres humanos, sino también en el espectro de la radiación infrarroja y de la radiación ultravioleta detectable por sus potenciales depredadores. Por tanto, es el “caos” de unos nanopilares lo que protege a la Greta oto de ser cazada.
La irregularidad del tamaño y de la distribución de las nanoestructuras de la superficie de las alas de mariposa de cristal causan una baja reflexión a la luz desde todos los ángulos de visión. Imagen: Radwanul Hasan Siddique. Fuente: KIT.
Potenciales aplicaciones
Tras realizar este hallazgo, los investigadores del KIT, bajo la dirección de Hendrik Hölscherl, reprodujeron en experimentos teóricos la distribución de los nanopilares de las alas de la mariposa de cristal
Lograron así el mismo efecto de baja reflectividad, lo que abre interesantes aplicaciones, como la futura fabricación de pantallas de teléfonos móviles u ordenadores portátiles con baja reflectividad. Esto evitaría, por ejemplo, que cuando la luz del sol incida sobre las pantallas no se pueda ver lo que en ellas aparece.
La manipulación de la distribución de nanoestructuras ya ha arrojado otros resultados ópticos interesantes. Por ejemplo, investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer y de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, han conseguido con este sistema fabricar el material artificial más oscuro jamás creado.
Para ello, montaron una fina capa de filas de baja densidad de nanotubos de carbono alineados verticalmente y de forma holgada; que era capaz de absorber más del 99,9% de luz. El material resultante podría servir para mejorar la eficiencia de la conversión de la energía solar, mejorar los sensores infrarrojos, y en aplicaciones de generación de electricidad termofotovoltaica u observación astronómica.
Tras realizar este hallazgo, los investigadores del KIT, bajo la dirección de Hendrik Hölscherl, reprodujeron en experimentos teóricos la distribución de los nanopilares de las alas de la mariposa de cristal
Lograron así el mismo efecto de baja reflectividad, lo que abre interesantes aplicaciones, como la futura fabricación de pantallas de teléfonos móviles u ordenadores portátiles con baja reflectividad. Esto evitaría, por ejemplo, que cuando la luz del sol incida sobre las pantallas no se pueda ver lo que en ellas aparece.
La manipulación de la distribución de nanoestructuras ya ha arrojado otros resultados ópticos interesantes. Por ejemplo, investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer y de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, han conseguido con este sistema fabricar el material artificial más oscuro jamás creado.
Para ello, montaron una fina capa de filas de baja densidad de nanotubos de carbono alineados verticalmente y de forma holgada; que era capaz de absorber más del 99,9% de luz. El material resultante podría servir para mejorar la eficiencia de la conversión de la energía solar, mejorar los sensores infrarrojos, y en aplicaciones de generación de electricidad termofotovoltaica u observación astronómica.
Referencia bibliográfica:
Siddique, R. H. et al. The role of random nanostructures for the
omnidirectional anti-reflection properties of the glasswing butterfly. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms7909.
Siddique, R. H. et al. The role of random nanostructures for the
omnidirectional anti-reflection properties of the glasswing butterfly. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms7909.
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Los electrones abren un nuevo mundo a la física cuántica
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