Scoperto il meccanismo su nano-scala che produce i colori strutturali scintillanti negli animali

Perché luccicano le squame dei pesci, le ali delle farfalle o i carapaci dei coleotteri?

[23 ottobre 2014]

Perché luccicano le squame dei pesci, le ali delle farfalle o i carapaci dei coleotteri? Una domanda alla quale fino a poco tempo fa non si sapeva rispondere con certezza. Ma nello studio “Disordered animal multilayer reflectors and the localization of light”, un team di ricercatori dell’università di Bristol e dell’università della Western Australia ha scoperto il perché.

I ricercatori britannici ed australiani spiegano: «Vediamo ovunque animali dai colori luccicanti: dagli scarabei dorati come gioielli, ai pesci che appaiono come striature d’argento. Gli animali possono sembrare fatti di metallo, ma non possono fare pellicole metalliche». Allora perché molti animali hanno abbaglianti e distraenti riflessi metallici? I ricercatori Thomas Jordan, Julian Partridge e Nicholas Roberts spiegano che «Organizzare strati di tessuti trasparenti di spessore variabile per creare colori iridescenti e riflessi argentati a specchio» e nello studio pubblicato su Royal Society Interface hanno dimostrato come un fenomeno fisico onnipresente, la localizzazione di Anderson, «fornisce un quadro generale per comprendere molti dei riflessi colorati e argentei iridescenti che vediamo nel mondo naturale».
Gli esempi più familiari che ci vengono in mente pensando alle capacità riflettenti degli animali sono le squame dei pesci e gli occhi dei gatti, ma gli animali producono questo effetto specchio in maniera diversa da noi: non potendo fabbricare film metallici, “impilano” cristalli sul loro corpo o in alcuni organi materiali trasparenti che diventano così riflettenti. Si tratta di strati disordinati di cristalli che permettono alle squame dei pesci di riflettere la luce e, allo stesso modo di rendere colorate ed iridescenti le ali, le elitre ed i carapaci degli insetti. La ricerca rivela come queste creature luccicanti hanno evolute queste strutture a nanoscala che sfruttano la luce. Il team è convinto che «Se gli esseri umani potessero copiare l’effetto potrebbero, ad esempio, produrre superfici iper-riflettenti».

Insomma, le squame argentate di pesci come le sardine e le aringhe sono costituite da strati microscopici di cristalli.
Jordan, della School of Biological Sciences dell’università di Bristol ha spiegato su BBc News Science & Environment che «Quello che è importante è che i cristalli abbiano una gamma di spessori differenti» ed è proprio questo “disordine” su nano-scala che rende abbaglianti o lucenti le squame di pesce, le ali di una farfalla o il carapace di un coleottero, e produce l’effetto localizzazione di Anderson, il “disturbo” che può impedire che le onde luminose si propaghino attraverso un materiale.

«Mentre la luce [onda] penetra e risponde a questi cambiamenti nei diversi strati, le molteplici onde interferiscono tutte l’una con le altre – spiega il principale autore dello studio, l’australiano Roberts, della School of Animal Biology and the Oceans Institute – Ciò significa che le onde luminose rimbalzano intorno all’interno degli strati e infine vengono riflesse indietro. Queste superfici riflettono più luce di molte strutture artificiali, producendo le iridescenze metalliche colorate o i riflessi argentei e abbaglianti che vediamo nel mondo naturale. Il disordine in entrambi i tipi significa che è la stessa proprietà ottica che porta [a brillare] le superfici colorate e argentate. Le strutture potrebbero essere copiati per produrre superfici altamente riflettenti, ad esempio per fabbricare riflettori per rendere le luci LED più efficienti. Questo è il motivo per cui troviamo la scienza eccitante. Possiamo guardare la natura per trovare cose alle quali non avevamo nemmeno pensato».