Cefalopodi, che includono polpi, calamaro, e seppie:sono maestri del travestimento. Possono mimetizzarsi per adattarsi perfettamente all'ambiente circostante in pochi secondi, e nessuno scienziato è riuscito a replicare lo spettacolo. Ma una nuova ricerca di Leila Deravi, assistente professore di chimica e biologia chimica alla Northeastern, ci avvicina di un passo.

Gli organi cromatofori, che appaiono come centinaia di lentiggini multicolori sulla superficie del corpo di un cefalopode, contribuire a rapidi cambiamenti nel colore della pelle. In un articolo pubblicato la scorsa settimana in Materiali ottici avanzati , Il gruppo di Deravi descrive il suo lavoro nell'isolare i granuli di pigmento all'interno di questi organi per comprendere meglio il loro ruolo nel cambiamento di colore. I ricercatori hanno scoperto che questi granuli hanno notevoli qualità ottiche e li hanno usati per realizzare film e fibre sottili che potrebbero essere incorporati nei tessuti, display flessibili, e futuri dispositivi che cambiano colore. Il laboratorio di Deravi ha collaborato con la Natick Soldier Research dell'esercito degli Stati Uniti, Sviluppo, e Centro di ingegneria per lo studio.

I cromatofori sono disponibili nei toni del rosso, giallo, Marrone, e arancione. Sono simili alle lentiggini sulla pelle umana che compaiono nel tempo. Ma nei cefalopodi, queste lentiggini si aprono e si chiudono in una frazione di secondo per dare origine a un colore della pelle che si riconfigura continuamente. Sotto i cromatofori c'è uno strato di iridofori che fungono da specchio. Insieme, questi organi riflettono tutti i colori della luce visibile.

Rimuovendo le singole particelle di pigmento dal calamaro, Deravi è stato in grado di esplorare l'ampiezza delle loro capacità come materiali statici. Una particella ha una dimensione di soli 500 nanometri, che è 150 volte più piccolo del diametro di un capello umano. Il team di Deravi ha stratificato e riorganizzato le particelle e ha scoperto che potevano produrre un'ampia gamma di colori.

"Stiamo dimostrando che questi pigmenti sono uno strumento potente in grado di produrre pellicole ultrasottili davvero ricche di colori, " Disse Deravi.

Il suo team ha anche scoperto che i pigmenti possono disperdere sia la luce visibile che quella infrarossa. Ciò migliora la luminosità e l'assorbimento della luce e influisce sulla percezione del colore finale. E quando Deravi ha progettato un sistema che includeva uno specchio, imitando la disposizione degli organi che i calamari hanno naturalmente, è stata in grado di migliorare ulteriormente il colore percepito diffondendo la luce attraverso e fuori i granuli. Questo processo potrebbe potenzialmente essere replicato su materiali funzionali come le celle solari per aumentare l'assorbimento della luce solare, ha detto Deravi.

"Dal punto di vista dell'ingegneria scientifica e tecnica, capire come la dispersione della luce influenzi il colore è molto importante, e questo è un nuovo entusiasmante sviluppo nel campo dell'ottica in biologia, " ha detto Richard Osgood, un collaboratore della US Army Natick Soldier Research, Sviluppo, e Centro di Ingegneria. "Questo è un insolito sfruttamento delle conoscenze ottiche e fisiche nella diffusione per comprendere i sistemi biologici".

I ricercatori hanno realizzato bobine di fibre dalle particelle di pigmento dei calamari e ora stanno esplorando gli usi per il materiale. Le fibre sono così visivamente interessanti che non è difficile immaginare di intrecciarle in tessuto per abbigliamento o altre forme d'arte. Ma forse l'applicazione più eccitante possibile è quella indossabile, schermi flessibili e tessuti capaci di una colorazione adattiva. Osgood ha affermato che la ricerca potrebbe consentire all'esercito di creare nuove capacità per i soldati.

"Da più di un decennio, scienziati e ingegneri hanno cercato di replicare questo processo e costruire questi dispositivi in ​​grado di abbinare i colori, cambio di colore, e mimetizzarsi proprio come i cefalopodi, ma molti di loro non si avvicinano affatto alla velocità o alla gamma dinamica di colori che gli animali possono visualizzare, " Ha detto Deravi. "I cefalopodi si sono evoluti per incorporare questi specifici granuli di pigmento per un motivo, e stiamo iniziando a ricostruire quale sia la ragione".