La fotónica bioinspirada o los materiales ópticos bioinspirados son una subcategoría de la bioinspiración . Incluye materiales artificiales con propiedades ópticas que se inspiran en organismos vivos. [1] [2] Esto se diferencia de la biofotónica que es el campo de estudio sobre el desarrollo y aplicación de técnicas ópticas para observar sistemas biológicos. En los organismos vivos, los colores pueden originarse a partir de pigmentos y / o características estructurales únicas ( coloración estructural ). [1] [2]
Biomiméticos moleculares
La biomimética molecular implica el diseño de materiales ópticos basados en moléculas y / o macromoléculas específicas para inducir la coloración. [1] Se han desarrollado materiales inspirados en pigmentos destinados a una absorción de luz molecular específica como, por ejemplo , películas inspiradas en melanina preparadas mediante la polimerización de precursores de melanina como la dopamina y el 5,6-dihidroxiindol para provocar la saturación del color . [3] [4] [5] Se han propuesto materiales basados en el apilamiento multicapa de cristales moleculares de guanina que se encuentran en organismos vivos (por ejemplo, peces [6] y camaleones [7] ) como posibles revestimientos reflectantes y reflectores solares . Los materiales ópticos a base de proteínas , por ejemplo, las proteínas reflectinas de autoensamblaje que se encuentran en los cefalópodos [8] [9] y la seda , [10] han despertado el interés en materiales artificiales para sistemas de camuflaje , [11] papel electrónico ( papel electrónico) [12 ] y aplicaciones biomédicas. [13] Las macromoléculas biológicas no proteicas, como el ADN , también se han utilizado para la óptica bioinspirada. [14] El biopolímero más abundante en la tierra, la celulosa , también se ha utilizado como componente principal de la bioóptica. [15] [1] La modificación de la madera u otras fuentes de celulosa puede mitigar la dispersión y absorción de la luz, lo que da lugar a materiales ópticamente interesantes como la madera transparente y el papel. [16] [17]
Estructuras periódicas / aperiódicas bioinspiradas
El color estructural es un tipo de coloración que surge de la interacción de la luz con estructuras de tamaño nanométrico. [18] Esta interacción es posible porque estas estructuras fotónicas son del mismo tamaño que la longitud de onda de la luz. A través de un mecanismo de interferencia constructiva y destructiva , ciertos colores se amplifican, mientras que otros disminuyen.
Las estructuras fotónicas son abundantes en la naturaleza y existen en una amplia gama de organismos. Los diferentes organismos utilizan diferentes estructuras, cada una con una morfología diferente diseñada para obtener el efecto deseado. Ejemplos de esto son el cristal fotónico subyacente a los colores brillantes de las plumas de pavo real [19] o las estructuras en forma de árbol responsables del azul brillante en algunas mariposas Morpho . [20]
Un ejemplo de fotónica bioinspirada que utiliza estructuras es el llamado ojo de polilla . Las polillas tienen una estructura de cilindros ordenados en sus ojos que no producen color, sino que reducen la reflectividad. [21] Este concepto ha llevado a la creación de recubrimientos antirreflectantes. [22]
Materiales receptivos
Referencias
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