Gli scienziati hanno scoperto un tipo completamente nuovo di opale formato da un'alga comune che sfrutta la tecnologia naturale autoassemblando una nanostruttura di goccioline di olio per controllare il modo in cui la luce si riflette dalle sue cellule per mostrare una gamma luccicante di colori che fino ad ora, è stato visto solo nella pietra preziosa.

Le scoperte, pubblicato in Progressi scientifici e guidato dalle dottoresse Heather Whitney e Ruth Oulton dell'Università di Bristol, mostrano che la brillante lucentezza iridescente blu e verde delle alghe brune, noto anche come "rainbow wrack" (Cystoseira Tamariscifolia) e comunemente presente in tutta la regione costiera europea compreso il Regno Unito, nasce da una complessa nanostruttura che controlla il modo in cui la luce si riflette dalle sue cellule contenenti cloroplasti. Ancora più notevole, ecco come queste alghe possono accendere e spegnere questo autoassemblaggio, creando opali mutevoli che reagiscono alla luce solare mutevole nelle pozze di marea.

Tali strutture derivano da sfere di dimensioni nanometriche imballate strettamente in modo regolare e sono note agli esperti di ottica per riflettere diversi colori dalla luce bianca in entrata in direzioni diverse. Questi tipi di strutture si vedono anche naturalmente negli opali di pietre preziose, che comprendono una nanostruttura di minuscole sfere di vetro formate all'interno di una pietra dura in profondità sotto la superficie terrestre che si impacchettano naturalmente insieme in modo tale da diffrangere la luce in direzioni diverse dando all'opale la sua ben nota opalescenza.

Dott.ssa Ruth Oulton, Il professor Martin Cryan e il dottor Martin Lopez-Garcia (ora all'International Iberian Nanotechnology Institute, Portogallo), tutti gli esperti in nano-ottica della Scuola di Fisica e del Dipartimento di Ingegneria Elettrica di Bristol, scoperto che questi naturali, gli opali "viventi" non si formano dal vetro ma da minuscole goccioline di olio prodotte dalle alghe.

In un processo sconosciuto per presentare la nanotecnologia, le cellule contenenti cloroplasti dell'alga (che aiutano la fotosintesi) autoassemblano le goccioline di olio in un imballaggio regolare. Sorprendentemente, queste alghe possono accendere e spegnere questo autoassemblaggio, creando opali mutevoli che reagiscono alla luce solare mutevole nelle pozze di marea. Ancora più notevole è il modo in cui l'alga esegue l'autoassemblaggio dinamico, nell'arco di poche ore, è un vero mistero per il team di ricerca.

Dott. Martin Lopez-Garcia, ha dichiarato:"La formazione di opali dalle goccioline di olio è una scoperta completamente nuova. Se i nanotecnologi fossero in grado di comprendere e imitare le proprietà dinamiche di questo opale di alghe, potremmo in futuro avere biodegradabili, tecnologia di visualizzazione commutabile che può essere utilizzata nella confezione o molto efficiente, celle solari a basso costo."

Nathan Maestri, uno studente di dottorato nelle scuole di fisica e scienze biologiche a Bristol, scoprì che illuminando le alghe, l'iridescenza scomparve, ma se tenuto in condizioni quasi buie, riapparve lo splendore blu-verde. Imaging delle alghe a livello sub-nanoscala, il team ha scoperto che l'alga stava accendendo e spegnendo l'autoassemblaggio, passando da un disordinato, stato irriflessivo a uno stato ordinato, quello opalescente. Ma la cosa più sorprendente per il team di ricerca è stata che l'opale è dinamico.

Perché l'alga fa questo resta da provare, ma i dottori Heather Whitney e Heath O'Brien, che ha svolto il lavoro mentre era alla School of Biological Sciences di Bristol, (ora all'Università di Cardiff), credono che poiché gli opali si trovano nella stessa parte della cellula dei cloroplasti, i corpi che raccolgono l'energia luminosa dell'organismo, è probabile che controllino i livelli di luce, diffondendo uniformemente la luce a tutti i cloroplasti disponibili all'interno della cellula. Questo può aiutare le alghe a far fronte a diversi livelli di luce durante l'alta e la bassa marea.

Dott.ssa Ruth Oulton, Lettore di Fotonica Quantistica presso la Scuola di Fisica e Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica, ha aggiunto:"Negli ultimi dieci anni, i nanotecnologi sono stati in grado di creare opali artificiali con nanosfere di vetro simili. Ma sembra che anche l'umile alga sia in grado di produrre tali opali artificiali nelle sue cellule. Quindi la prossima volta che farai rock pooling nel Regno Unito durante le tue vacanze estive, vedi se riesci a trovare questa incredibile alga con la sua tecnologia di nano-produzione."