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La estrategia de camuflaje de este insecto podría ayudarnos a construir un dispositivo de camuflaje


Las micropartículas sudadas por los insectos saltahojas podrían proporcionar a los científicos e ingenieros una respuesta para producir un dispositivo de camuflaje. Al menos eso es lo que cree un equipo de ingenieros de la Universidad de Penn State.

Las micropartículas llamadas brocosomas son secretadas por el insecto para mantener sus alas secas en condiciones de humedad. Los brocosomas son hidrófobos y, por lo tanto, mantienen secas sus delicadas alas al repeler el agua.

Resulta que también tienen el práctico efecto secundario de proporcionar camuflaje a las pequeñas criaturas de los depredadores.

Las secreciones se doblan como camuflaje

El equipo descubrió que los brocosomas secretados parecen alterar las longitudes de onda de la luz lo suficiente como para actuar como un dispositivo de encubrimiento biológico.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los saltahojas extruyen estas micropartículas y las limpian con las alas. Pero lo que no se entendía antes era que las secreciones permiten que los saltahojas y sus huevos se mezclen con sus orígenes. Esto hizo que los adultos y los huevos fueran prácticamente invisibles para sus depredadores, como la mariquita.

El secreto de las micropartículas parece ser su estructura física. Cada gránulo de microescala de balón de fútbol está cubierto de hendiduras a nanoescala. Estas hendiduras tienen el tamaño justo para absorber la luz, al menos en un rango particular del espectro.

El equipo intentaría crearlos artificialmente.

"Sabíamos que nuestras partículas sintéticas podrían ser interesantes ópticamente debido a su estructura", explica Tak-Sing Wong para Penn State en un comunicado. Es el profesor asistente de ingeniería mecánica Wormely Family Early Career Professor en Ingeniería en Penn State.

"No sabíamos, hasta que mi ex postdoctorado y autor principal del estudio, Shikuan Yang, lo mencionó en una reunión de grupo, que el saltahojas hacía estos recubrimientos no pegajosos con una estructura natural muy similar a los sintéticos. Eso nos llevó preguntarse cómo el saltahojas usaba estas partículas en la naturaleza ".

Los hoyos son el secreto

Se encontró que los hoyos de las partículas estaban muy cerca de la longitud de onda de la luz. Estos pozos permitieron que las partículas absorbieran la luz y permitieran que los insectos se volvieran casi invisibles. Las partículas actúan efectivamente como un metamaterial, el tipo de material utilizado en los dispositivos de camuflaje.

El problema es que en el campo, estos saltahojas producen muy poco de este producto, y es muy difícil de recolectar ", dijo Wong." Pero ya habíamos producido grandes cantidades de estas estructuras en el laboratorio, lo suficiente como para ponerlas dentro de una máquina. para ver sus propiedades ópticas ".

El equipo de investigación fue a publicar un estudio que intentaba sintetizar las secreciones en Nature Communications. El equipo de ingenieros logró diseñar un material sintético que imitaba las propiedades de los brocosomas del saltahojas. Para hacer esto, desarrollaron un proceso de cinco pasos que involucró algo llamado deposición electroquímica.

El equipo pasó a probar los brocosomas artificiales colocándolos en hojas y observándolos con la visión de un insecto simulado. Curiosamente, las partículas sintéticas capturaron aproximadamente el 99% de la luz en todo el espectro desde los rayos UV hasta el infrarrojo cercano. Se mezclaron efectivamente con el fondo.

Por supuesto, el camuflaje no es exactamente raro en la naturaleza, pero hay muy pocos ejemplos de revestimientos antirreflectantes naturales como estos. Los ojos de polilla son, sin embargo, una notable excepción. Los ojos de polilla tienen nanoestructuras antirreflectantes que evitan que la luz se refleje en ellos durante la noche. Esto les ayuda a "esconderse" por la noche de los depredadores nocturnos.

Herramientas adecuadas para el trabajo

El proceso de síntesis debería poder ampliarse. Además, los brocosomas sintéticos podrían fabricarse, en teoría, a partir de varios materiales diferentes. Esto podría incluir metales como oro o plata hasta compuestos como óxido de manganeso. Los investigadores creen que cada material tendría su propio propósito y aplicaciones además de los dispositivos de camuflaje.

"Por ejemplo, el óxido de manganeso es un material muy popular que se utiliza en supercondensadores y baterías. Debido a su gran área de superficie, esta partícula podría ser un buen electrodo de batería y permitir una mayor velocidad de reacción química", explicó Tak-Sing Wong. .

Otros usos que sugirió el equipo incluyeron un revestimiento antirreflectante para sensores o cámaras. También podría ser particularmente útil en telescopios. Estos dispositivos se beneficiarían de la reducción de la reflexión de la luz que afecta a la relación señal / ruido. También podría tener aplicaciones en células solares para aumentar la captura de luz en diferentes longitudes de onda y ángulos.

Wong explica que este es un "estudio fundamental". "En el futuro, es posible que intentemos extender la estructura a longitudes de onda más largas. Si hiciéramos la estructura un poco más grande, ¿podría absorber ondas electromagnéticas más largas como las del infrarrojo medio y abrir más aplicaciones en detección y recolección de energía?"

¿Podrían usarse para hacer un dispositivo de camuflaje?

Resulta que las partículas son producto de la danza interminable de depredadores y presas en la naturaleza. Por impresionantes que sean las propiedades de estas micropartículas, están "sintonizadas" con la relación íntima entre el saltahojas y sus depredadores. Especialmente la forma específica en que puede ver el escarabajo mariquita.

Es poco probable que un dispositivo de camuflaje práctico y único para todos provenga directamente del trabajo del equipo, pero es una vía interesante para explorar. La estructura de estos metamateriales naturales y una mayor experimentación en su síntesis podrían producir algo muy interesante en el futuro.

Por ahora, tendremos que contentarnos con sus posibles aplicaciones en la tecnología existente. Especialmente aquellos que necesitan soluciones para reducir la reflectividad de la luz. Sus aplicaciones potenciales en la industria solar podrían tener "algunas patas", como dicen.

Cualesquiera que sean las aplicaciones prácticas de este descubrimiento, solo el futuro lo dirá. Sin embargo, la biomimetización como esta podría ser una vía interesante para explorar. Quién sabe, un día puede conducir a un dispositivo de camuflaje inspirado biológicamente en la vida real.


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