Diseñan una piel perfecta para el camuflaje copiando los mecanismos del camaleón

A la hora de buscar nuevas formas de camuflaje, los seres humanos somos unos principiantes si nos comparamos con ciertos animales, como el camaleón. Podemos buscar ropajes de colores que se asemejen al ambiente en el que nos encontramos, pero él no tiene que cambiar su piel para adaptarse al medio.

Por eso, un equipo de científicos de la sociedad química americana ha optado por observar de cerca cómo consigue sus cambios de color, con el fin de imitar el mecanismo y reproducirlo en un material inteligente, que en un futuro podría tener múltiples aplicaciones. El resultado, publicado hoy en ACS Nano, es una piel sintética, capaz de responder a los cambios de temperatura y a las radiaciones solares.

ACS Nano 2019 , DOI: 10.1021 / acsnano.9b04231

Observar antes de imitar

Del mismo modo que recientemente un grupo de investigadores de la Universidad de Sheffield observó a escala nanométrica el mecanismo que llevaba a un escarabajo a obtener su intenso color blanco, estos inspeccionaron muy de cerca la piel del camaleón.

Así, comprobaron que, igual que en el insecto, los cambios de tonalidad no obedecían a la liberación de ningún tipo de pigmento; sino que, en realidad, se trataba más bien de un fenómeno físico. En su caso, se debe a un conjunto de estructuras microscópicas conocidas como cristales fotónicos. Cuando la luz incide sobre ellas, se refleja e interacciona con otros haces de luz reflejada, dando lugar a un color concreto. Para cambiar el tono, el animal contrae o relaja la piel, de modo que la distancia entre los cristales varía y, por lo tanto, la interacción entre los haces de luz que reflejan también.

Con el fin de imitarlo, los autores del estudio procedieron a incrustar cristales fotónicos en un material flexible, conocido como hidrogel, que se puede contraer y expandir como un acordeón. Sin embargo, al comenzar a usarlo descubrieron que al tensar y destensar el material se terminaba doblando, perdiendo su efectividad. Fue necesario volver a observar de cerca al camaleón, a través de imágenes de time lapse, para comprobar que solo una pequeña cantidad de las células de su piel contenían los cristales fotónicos. Esto les llevó a pensar que las células incoloras podrían relajar la tensión generada por los cristales cuando estos se encogen y se estiran, evitando roturas.

Por eso, repitieron el procedimiento anterior, pero con algunos cambios. En primer lugar diseñaron pequeñas matrices de hidrogel con cristales fotónicos incrustados y, a continuación, las colocaron sobre otra matriz de hidrogel sin nada en ella. El resultado era una piel sintética que cambiaba de color al calentarse o enfriarse, puesto que el cambio de temperatura provocaba cambios en el hidrogel. Además, este efecto se conseguía también por la incidencia de la luz solar, generando cambios de color similares a los que se dan en las escamas de los peces tetra.

Aunque este es solo un primer paso, los investigadores detrás del estudio apuntan a que en un futuro este tipo de materiales podrían tener fines muy variados, que irían desde el camuflaje hasta la señalización y la detección de falsificaciones.