Desde las plumas de los pájaros hasta la piel de las frutas, el mundo natural tiene dos formas principales de mostrar el color: a través de sustancias pigmentarias que proporcionan una absorción selectiva del color, o a través del color estructural – el uso de estructuras microscópicas para controlar la reflexión de la luz.
Ahora los científicos han ideado un modelo informático que explica por qué los colores estructurales mate más brillantes de la naturaleza son casi siempre el azul y el verde: porque esos son los límites del color estructural dentro del espectro visible de la luz.
Además de proporcionarnos una mejor comprensión de cómo se crean los azules y verdes más brillantes en el mundo natural, la investigación también podría ser importante para desarrollar pinturas y revestimientos vibrantes y ecológicos que no se desvanezcan con el tiempo ni liberen sustancias químicas tóxicas.
«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», afirma el físico Gianni Jacucci, de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido.
«Sin embargo, primero tenemos que entender cuáles son las limitaciones para recrear este tipo de colores antes de que sea posible cualquier aplicación comercial.»
En el caso del color estructural, la estructura a nanoescala de la superficie es la que dicta el color real en sí.
A veces -como en las plumas de pavo real, por ejemplo- ese color puede ser iridiscente y cambiar de tonalidad en diferentes ángulos y bajo diferentes luces. Se trata de estructuras cristalinas ordenadas.
Con otras estructuras, se obtiene un color mate que no cambia surgiendo de estructuras desordenadas; en la naturaleza sólo se ha observado en la producción de tonos azules y verdes. El objetivo del nuevo estudio era comprobar si se trataba de una limitación inherente a dichas estructuras.
El nuevo modelo informático, basado en materiales artificiales denominados vidrios fotónicos, muestra que el rojo está efectivamente fuera del alcance de las técnicas de dispersión que hay detrás de los colores estructurales mate: la región de longitud de onda larga del espectro visible no puede reflejarse fácilmente con las técnicas de estas estructuras superficiales microscópicas.
«Debido a la compleja interacción entre la dispersión simple y la dispersión múltiple, y a las contribuciones de la dispersión correlacionada, descubrimos que, además del rojo, el amarillo y el naranja apenas pueden alcanzarse», dice la química Silvia Vignolini, de la Universidad de Cambridge.
Esta debe ser la razón por la que los rojos mate brillantes se producen utilizando pigmentos en la naturaleza, en lugar de color estructural. El equipo cree que la evolución en la naturaleza condujo a diferentes formas de producir colores rojos, debido a los límites de las estructuras subyacentes.
Conocer mejor cómo se crean estos colores estructurales mates nos acercará a la producción de pinturas sin pigmentos ni tintes, un importante paso adelante en los materiales duraderos y respetuosos con el medio ambiente para muchas aplicaciones.
Sin embargo, todavía falta mucho, y parece que se va a necesitar un enfoque diferente para los rojos y los naranjas: otros tipos de nanoestructuras podrían hacer el trabajo, después de que se lleve a cabo una investigación más detallada sobre ellos, pero por ahora los científicos de materiales están teniendo los mismos problemas que el mundo natural.
«Cuando hemos intentado recrear artificialmente el color estructural mate de los rojos o los naranjas, acabamos obteniendo un resultado de mala calidad, tanto en términos de saturación como de pureza del color», afirma el químico Lukas Schertel, de la Universidad de Cambridge.
La investigación se ha publicado en PNAS.