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No existe nada en el mundo natural que supere la blancura de Cyphochilus y Lepidiota estigma, dos coleópteros que logran su extraordinaria coloración gracias a la geometría de una red de moléculas de quitina muy densa y compleja. La tecnología actual tampoco es capaz de producir una capa tan blanca y delgada.
Escarabajos Lepidiota stigma. / Lorenzo Cortese y Silvia Vignolini
El escarabajo del género Cyphochilus, nativo de Asia sudoriental, posee una blancura resplandeciente. Es más blanco que el papel y que los dientes de leche, gracias a una capa ultradelgada que cubre su cuerpo y que está formada por un material natural fotónico muy reflectante. Los científicos estudian las propiedades ópticas de su esqueleto externo porque si logran comprender sus propiedades, podrán emularlas para crear nuevos materiales más blancos.
Ahora, un equipo de Universidad de Cambridge (Reino Unido) y el Laboratorio Europeo de Espectroscopia no lineal en Italia ha demostrado por primera vez que estos escarabajos son los seres más blancos de la naturaleza. Esto, en términos físicos, se traduce en que son capaces de dispersar la luz más eficientemente que cualquier otro tejido biológico conocido. Los resultados de su estudio se publican en la revista Scientific Reports.
Físicamente, vemos los objetos de cierto color porque absorben ciertas longitudes de onda de la luz y reflejan otras, que nuestros ojos perciben. Por ejemplo, vemos una manzana roja porque absorbe todas las longitudes de onda de la luz, menos la correspondiente al rojo, que se refleja. Los objetos blancos reflejan todas las longitudes de onda de la luz con la misma eficiencia.
El cuerpo de los escarabajos Cyphochilus y Lepidiota estigma está cubierto por quitina, una molécula de estructura similar a la celulosa, que se encuentra en las conchas de los moluscos, los exoesqueletos de los insectos y las paredes celulares de los hongos. Los filamentos de quitina son muy delgados y por su propia cuenta no reflejan la luz particularmente bien. Entonces, ¿cómo logran estos coleópteros su extraordinaria blancura?
Dos lecciones aprendidas
Los escarabajos han desarrollado una red de filamentos de quitina muy comprimida y densa, con una estructura interna optimizada, de manera que produce la máxima blancura –es decir, la máxima intensidad de luz reflejada para todos los colores a la vez– con el mínimo de material. Este detalle es especialmente importante para los insectos voladores, que necesitan ser ligeros.
Imagen de las escamas del escarabajo vistas al microscopio estéreo / Lorenzo Cortese y Silvia Vignolini
"Con la tecnología actual, nadie es capaz de producir un recubrimiento tan blanco en el de la capa tan delgada de estos escarabajos", explica Silvia Vignolini, del Laboratorio Cavendish en Cambridge, desde donde ha dirigido la investigación. "Con el fin de sobrevivir, necesitan optimizar su respuesta óptica, pero a la vez deben utilizar tan poco material como sea posible para ahorrar energía y poder volar. Curiosamente, lo consiguen mediante la quitina, que tiene un índice de refracción relativamente bajo".
"Hemos aprendido dos lecciones de estos escarabajos", dice Vignolini. "Por un lado, ahora sabemos cómo mejorar la dispersión en una estructura al variar su geometría. Por otro lado, nos hemos dado cuenta de que no hace falta añadir partículas blanqueantes en la pintura para lograr un recubrimiento ultrablanco". Los autores de esta investigación creen que sus resultados tendrán aplicaciones en el diseño de materiales, como papel, plástico y pinturas más blancos con menos cantidad de material.
Referencia bibliográfica:
Burresi, M et al. Bright-White Beetle Scales Optimise Multiple Scattering of Light. Scientific Reports; 15 Aug 2014
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