Las plumas de pavo real son impresionantes. También pueden emitir rayos láser.

Las plumas de pavo real son muy admiradas por sus brillantes colores iridiscentes, pero resulta que también pueden emitir luz láser al teñirse varias veces, según un artículo publicado en la revista Scientific Reports. Según los autores, se trata del primer ejemplo de una cavidad de bioláser en el reino animal.

Como se informó anteriormente , los brillantes colores iridiscentes en objetos como las plumas de pavo real y las alas de mariposa no provienen de moléculas de pigmento, sino de su estructura. Las escamas de quitina (un polisacárido común en los insectos) en las alas de mariposa, por ejemplo, están dispuestas como tejas. En esencia, forman una red de difracción , excepto que los cristales fotónicos solo producen ciertos colores o longitudes de onda de luz, mientras que una red de difracción produce todo el espectro, de forma similar a un prisma.

En el caso de las plumas de pavo real, son las nanoestructuras regulares y periódicas de las bárbulas (componentes fibrosos compuestos por bastoncillos de melanina ordenados y recubiertos de queratina) las que producen los colores iridiscentes. Los diferentes colores corresponden a la diferente separación de las bárbulas.

Ambos son ejemplos naturales de lo que los físicos llaman cristales fotónicos . También conocidos como materiales de banda prohibida fotónica, los cristales fotónicos son "ajustables", lo que significa que están ordenados con precisión para bloquear ciertas longitudes de onda de luz y dejar pasar otras. Al modificar la estructura modificando el tamaño de las teselas, los cristales se vuelven sensibles a una longitud de onda diferente. (De hecho, el gorgojo arcoíris puede controlar tanto el tamaño de sus escamas como la cantidad de quitina que utiliza para ajustar esos colores según sea necesario).

Mejor aún (desde el punto de vista de las aplicaciones), la percepción del color no depende del ángulo de visión. Y las escamas no solo tienen una finalidad estética; ayudan a proteger al insecto de los elementos. Existen varios tipos de cristales fotónicos artificiales , pero comprender mejor y con mayor detalle cómo crecen estas estructuras en la naturaleza podría ayudar a los científicos a diseñar nuevos materiales con cualidades similares, como ventanas iridiscentes, superficies autolimpiables para automóviles y edificios, o incluso textiles impermeables. El papel moneda podría incorporar patrones iridiscentes encriptados para evitar falsificaciones.

Se han encontrado ejemplos previos de emisiones láser aleatorias en todo tipo de objetos, desde huesos bovinos teñidos y esqueletos de coral azul hasta alas de insectos , plumas de loro y tejido humano , así como iridíforos de salmón . Los autores de este estudio más reciente se interesaron en la posibilidad de producir emisiones láser similares utilizando plumas de pavo real y, con suerte, identificar el mecanismo específico.

No fue difícil obtener las plumas de pavo real, dada su popularidad con fines decorativos y artesanales, pero los autores se aseguraron de que ninguna de las plumas utilizadas en sus experimentos contuviera impurezas (como tintes). Cortaron los excesos de púas y montaron las plumas sobre un sustrato absorbente. Luego, infundieron las plumas con tintes comunes pipeteando la solución directamente sobre ellas y dejándolas secar. En algunos casos, las plumas se tiñeron varias veces. Después, bombearon las muestras con pulsos de luz y midieron las emisiones resultantes.

El equipo observó emisiones láser en dos longitudes de onda distintas para todas las regiones de color de los ocelos de las plumas, siendo las regiones de color verde las que emitían la luz láser más intensa. Sin embargo, no observaron ninguna emisión láser en las plumas teñidas una sola vez, sino solo en las plumas de muestra sometidas a múltiples ciclos de humectación y secado completo. Esto probablemente se deba a una mejor difusión del tinte y del disolvente en las bárbulas, así como a un posible aflojamiento de las fibrillas en la vaina de queratina.

Los autores no pudieron identificar las microestructuras precisas responsables de la emisión láser; no parece deberse a los bastones de melatonina recubiertos de queratina. El coautor Nathan Dawson, de la Universidad Politécnica de Florida , sugirió a Science que los gránulos de proteína o pequeñas estructuras similares dentro de las plumas podrían funcionar como una cavidad láser. Él y su colega creen que, algún día, su trabajo podría conducir al desarrollo de láseres biocompatibles que podrían integrarse de forma segura en el cuerpo humano con fines de detección, imagenología y terapéuticos.

Esta historia apareció originalmente en Ars Technica .