Considera el hermoso plumaje de un pavo real. Seguro que se ha fijado en el azul intenso y brillante de sus plumas. Pero no solo el pavo real tiene un hermoso plumaje. Si observamos la naturaleza en su conjunto, podemos ver que los colores más brillantes e intensos suelen ser el azul o el verde. ¿Pero qué es?
¿Qué es el color?
El color es una propiedad de la luz que viene determinada por las diferentes longitudes de onda de las que se compone esa luz. El ser humano percibe la luz cuando llega al ojo una radiación electromagnética con una longitud de onda entre 750 y 400 nanómetros. La composición de las longitudes de onda se denomina espectro. Cuando los ojos detectan una mezcla de longitudes de onda y el cerebro la procesa, se ve un color combinado.
¿Cómo se generan los colores?
Para entenderlo, hay que empezar por el principio. "Los colores pueden crearse por diferentes mecanismos", explica el investigador Lukas Schertel. Por un lado, conocemos los colores a partir de pigmentos o tintes biológicos. Estos absorben algunas longitudes de onda de la luz y reflejan el resto en el ojo. Por otro lado, tenemos los colores estructurales. Se basa en la dispersión de la luz. Dependiendo de la estructura exacta, diferentes longitudes de onda pueden ser dispersadas (reflejadas) con menor o mayor intensidad. Esto da lugar a colores muy puros y saturados, o "colores brillantes". En la naturaleza vemos a menudo que los colores rojos son producidos por pigmentos. Los tonos azules y verdes brillantes, sin embargo, proceden de los colores estructurales. Piensa en el pavo real y el morfo azul (una hermosa especie de mariposa de color azul brillante). Y eso es realmente notable. ¿Por qué?
"El color estructural creado por la dispersión de la luz también puede subdividirse", explica Schertel. A veces, como en las plumas del pavo real, el color puede ser iridiscente y cambiar de tonalidad según el ángulo y la luz. Se producen mediante estructuras cristalinas ordenadas. "En segundo lugar, tenemos estructuras desordenadas", resume Schertel. Esto produce colores mates, independientes del ángulo, que no cambian según la posición del observador. Los tonos azules y verdes son, en realidad, los únicos colores estructurales mates que se dan de forma natural. Sorprendentemente, nunca vemos colores estructurales rojos y mates en la naturaleza. E incluso con varios intentos experimentales, los investigadores no han conseguido crear un rojo saturado e independiente del ángulo. ¿Por qué? Eso es lo que investigamos en este estudio.
Modelo informático para explicar los colores estructurales
Para responder a esta pregunta, los investigadores desarrollaron un modelo informático. Y este modelo explica por qué los colores estructurales más brillantes y mates de la naturaleza son casi siempre el azul y el verde: porque esos son los límites de los colores estructurales dentro del espectro visible de la luz. "Los colores rojos, independientes del ángulo, no pueden producirse porque están fuera de las técnicas de dispersión de los colores estructurales mates", explica Schertel. "La parte de onda larga del espectro visible no puede reflejarse fácilmente con las técnicas de estas estructuras superficiales microscópicas. En otras palabras, el aumento de la dispersión en la región roja de onda larga también aumenta la dispersión múltiple y, por tanto, disminuye la saturación". En resumen, una compleja interacción de la dispersión de la luz explica la ausencia del rojo y, por ende, del amarillo y el naranja en los sistemas naturales.
Según los investigadores, esta es la razón por la que los tonos rojos brillantes y mates se producen utilizando pigmentos naturales en lugar de colores estructurales. "Nuestro estudio muestra dónde están las limitaciones de estos colores estructurales", dice Schertel. Por tanto, el equipo cree que, después de todo, la evolución ha dado lugar a diferentes formas de producir colores rojos.
Los hallazgos podrían ser útiles
Según los investigadores, los hallazgos podrían ser útiles para el desarrollo de nuevos tipos de pinturas y revestimientos. "Hoy en día se utilizan sorprendentemente muchos pigmentos tóxicos", dice Schertel. "Y eso mientras queramos evitar ingredientes tóxicos en todo tipo de productos finales". El estudio de los investigadores puede ofrecer una solución. Si comprendemos mejor cómo se crean los colores mates y estructurales, quizá podamos producir pinturas y revestimientos sin pigmentos ni tintes: un paso importante hacia materiales más sostenibles y respetuosos con el medioambiente. Además de tener un color intenso y ser resistentes a la decoloración, las pinturas mate hechas con colores estructurales también serían mucho más respetuosas con el medioambiente. "Si se basa un color únicamente en la estructura (y en la dispersión de la luz), se pueden emplear materiales respetuosos con el medioambiente del mismo modo que lo hace la propia naturaleza", explica el investigador. "Además, los materiales pueden ser muy ligeros y se puede conseguir una gran variedad de colores (como los metálicos)".
Sin embargo, esto será en algún momento en el futuro, principalmente debido a las limitaciones obvias de los colores estructurales, como cuando se crean tonos rojizos. "Podríamos superar estas limitaciones utilizando otras nanoestructuras o combinando los dos mecanismos de color (absorción y colores estructurales)", afirma Schertel. Sin embargo, esto requerirá mucha más investigación. En cualquier caso, ahora entendemos por qué el azul y el verde son los colores más brillantes e intensos de la naturaleza y por qué el rojo suele faltar. No solo conoceremos más y mejor el mundo que nos rodea, sino que incluso podremos copiar un poco sus tácticas.