Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) ha recopilado información sobre cómo los saltamontes producen y utilizan para recubrirse unas pequeñas partículas misteriosas que servirán para la próxima generación de dispositivos de invisibilidad.
Estas enigmáticas partículas son los brocosomas. Estas estructuras ultradiminutas, invisibles a simple vista, son secretadas por los saltahojas, un grupo de insectos perteneciente a la familia Cicadellidae. Fueron descubiertos y descritos por primera vez por el entomólogo canadiense William R. Richards en la década de 1950 mediante el uso de microscopía electrónica. Algunos estudios sugieren que los brocosomas podrían contribuir a la forma en que la luz se refleja en el cuerpo del insecto, ayudando a camuflarse o a enviar señales visuales a otros miembros de su especie. De ahí que hayan llamado la atención de los investigadores en ciencia de materiales, sobre todo los interesados en estructuras a nanoescala, para posibles aplicaciones en tecnología. Hoy tenemos un avance en este sentido.
Crean una nueva tecnología de invisibilidad inspirada en los saltamontesA mitad del viaje/Sarah Romero
Inspiración en la naturaleza
Tomando como inspiración a los saltamontes, los investigadores han ideado un método para la próxima generación de dispositivos de invisibilidad. Según el equipo, utilizando una réplica exacta de la intrincada forma de estas partículas han podido desentrañado el misterio de cómo absorben la luz, tanto visible como ultravioleta estos brocosomas. Y es gracias al tamaño de los agujeros o poros que tienen los brocosomas y le dan un aspecto hueco.
Esto podría permitir el desarrollo de materiales ópticos bioinspirados con posibles aplicaciones que van desde dispositivos de camuflaje invisibles hasta recubrimientos para recolectar energía solar de manera más eficiente, según comentó Tak-Sing Wong, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería biomédica y director del estudio que se ha publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).
«Este descubrimiento podría ser muy útil para la innovación tecnológica», explicó Lin Wang, investigador postdoctoral en ingeniería mecánica y autor principal del estudio. «Con una nueva estrategia para regular el reflejo de la luz en una superficie, podríamos ocultar las firmas térmicas de humanos o máquinas. Quizás algún día la gente pueda desarrollar una capa de invisibilidad térmica basada en los trucos utilizados por los saltahojas. Nuestro trabajo muestra cómo comprender la naturaleza puede ayudarnos a desarrollar tecnologías modernas».
Hacia los materiales ópticos bioinspirados
Los brocosomas tienen aproximadamente 600 nanómetros de diámetro (aproximadamente la mitad del tamaño de una sola bacteria) y los poros que hay en los brocosomas miden alrededor de 200 nanómetros. Los científicos descubrieron que no solo absorben la luz ultravioleta sino que reducen la visibilidad para los depredadores con visión ultravioleta, como aves y reptiles, creando un escudo antirreflectante contra posibles amenazas.
El viaje hacia este descubrimiento comenzó en 2017cuando Wong y su equipo sintetizaron por primera vez una versión básica de brocosomas, con el objetivo de comprender su función. El paso de hoy es impresionante, ya que han logrado crear brocosomas sintéticos utilizando tecnología avanzada de impresión 3D; este método no sólo imita la estructura natural de los brocosomas sino que también demuestra su potencial para reducir significativamente el reflejo de la luz.
Las criaturas pequeñas pueden a veces aportarnos datos muy interesantesLin Wang y Tak-Sing Wong/Penn State
“Logramos hacer estos brocosomas utilizando un método de impresión 3D de alta tecnología en el laboratorio. Descubrimos que estas partículas fabricadas en laboratorio pueden reducir el reflejo de la luz hasta en un 94%. Este es un gran descubrimiento porque es la primera vez que vemos a la naturaleza hacer algo como esto, donde controla la luz de una manera tan específica utilizando partículas huecas”, aclara Wang.
Utilizando técnicas avanzadas, que ahora están disponibles, produjeron una versión ampliada que mide 20.000 nanómetros o aproximadamente una quinta parte del diámetro del cabello humano. Gracias a la impresión 3Dlos científicos pudieron duplicar perfectamente la morfología, el número y la ubicación de los agujeros para crear brocosomas artificiales que fueran lo suficientemente grandes para la caracterización óptica.
SaltahojasiStock
«La naturaleza ha sido una buena maestra para que los científicos desarrollen nuevos materiales avanzados», afirmó Wang. «En este estudio, sólo nos hemos centrado en una especie de insecto, pero hay muchos más insectos sorprendentes que están esperando que los científicos de materiales los estudien, y pueden ayudarnos a resolver varios problemas de ingeniería. No son sólo insectos; son inspiraciones»
Imagina todo lo que podría llegar gracias a esta tecnología: recubrimientos farmacéuticos protectores, tecnologías de cifrado de información diseñadas para ocultar datos visibles sólo bajo longitudes de onda de luz específicas…
No siempre los animales grandes están en portada.A mitad del viaje/Sarah Romero
Referencias:
Lin Wang, Zhuo Li, Sheng Shen, Tak-Sing Wong. Diseño geométrico de brocosomas de saltahojas antirreflectantes. Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 2024; 121 (14) DOI: 10.1073/pnas.2312700121
