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Los científicos han desarrollado una versión artificial de las células de los pulpos y calamares que permite a estas criaturas marinas adaptarse a los colores y patrones de su entorno, y desaparecer en un instante.
Los investigadores de la Universidad de Pensilvania creen que esto puede conducir a nuevas aplicaciones de camuflaje en la robótica, la arquitectura y otros campos como la criptografía y la óptica.
Los cromatóforos son células especiales de los pulpos y calamares que pueden expandir y retraer las placas reflectantes internas en respuesta a estímulos externos y permiten a estos moluscos camuflarse con el entorno, así como comunicar señales de agresión o de disposición a aparearse, explicaron los investigadores.
En su nuevo estudio, publicado en la revista Nature Materials, los ingenieros utilizaron membranas finas y flexibles -hechas de una red de polímeros de cristales líquidos- para construir un cromatóforo artificial que puede cambiar de color instantáneamente, desde el infrarrojo cercano al visible hasta el ultravioleta, a la orden.
Las membranas están situadas sobre diminutas cavidades dispuestas en una rejilla, cada una de las cuales puede inflarse a una presión precisa, y cuando una cavidad se infla, la membrana se estira, reduciendo su grosor y cambiando su color aparente, señala el estudio.
Mientras que los materiales que cambian de color mediante mecanismos similares han necesitado históricamente una deformación del 75% para pasar del rojo al azul, las nuevas membranas requieren una cantidad de presión equivalente a un suave toque para cambiar sus colores a cualquier cosa dentro del espectro visible.
Según los científicos, los diseños anteriores que incorporaban este mecanismo eran imposibles de utilizar en entornos con dimensiones fijas, como pantallas o ventanas, pero como los cromatóforos artificiales necesitan menos de un 20 por ciento de deformación, creen que pueden disponerse como los píxeles de un monitor LCD.
“Al observar cómo algunos animales han evolucionado el color estructural, nos dimos cuenta de que tenían células elásticas que funcionaban como los píxeles de una pantalla y que potencialmente podríamos adoptar un enfoque similar”, dijo el autor principal del estudio, Shu Yang, en un comunicado.
La tecnología, explican los científicos, se basa en el fenómeno que da a las alas de las mariposas y a las plumas de los pavos reales una iridiscencia más brillante que la que proporcionan los colores basados en pigmentos o tintes.
Este fenómeno del color estructural, que se produce cuando la luz interactúa con las características microscópicas de una superficie, se recrea en el estudio utilizando cristales líquidos.
Cuando se infla una cavidad de la pantalla, su membrana se estira. Esto reduce el paso del cristal líquido dentro de la membrana y cambia la longitud de onda de la luz que se refleja en el espectador.
Al registrar la presión precisa necesaria para que cada uno de los cromatóforos artificiales adquiera el color deseado, los ingenieros pudieron programarlos como los píxeles de una pantalla.
“Quería generar simultáneamente el color rojo, el verde y el azul en una operación sencilla, así que conecté cavidades de diferente anchura al mismo canal de aire. Así, a pesar de experimentar la misma presión, el grado de deformación y el color varían de un píxel a otro, lo que reduce la complejidad del dispositivo en general”, explicó Kim Se-Um, coautor del estudio.
El prototipo de los investigadores podía producir patrones de tablero de ajedrez de siete por cinco que coincidían con el sombreado y la textura de una superficie circundante.
Tienen previsto demostrar las pantallas en 3D, así como las ventanas “inteligentes” que responden a las temperaturas ambientales cambiando de color.
“Estos materiales blandos pueden encontrar usos en distintas aplicaciones como la criptografía, la óptica adaptativa y la robótica blanda”, escribieron los investigadores.
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