Un vestido negro diminuto tal vez ya sea un clásico de la moda, pero confeccionar el vestido diminuto y perfectamente negro les corresponde más bien a los científicos. En la naturaleza el negro puede ser de una funcionalidad gigantesca y se ve muy de moda, pero para los ingenieros en materiales es todo un desafío recrear ese tipo de oscuridad para aplicaciones en el mundo real.
Un equipo de ingenieros, ornitólogos y científicos de los materiales de la Universidad Cornell logró desarrollar un método para crear material textil “ultranegro” que describen en un trabajo reciente en Nature Communications. La nueva técnica es un proceso de dos pasos que se inspiró mayormente en el plumaje de las magníficas aves Ptiloris o ave del paraíso. Sus plumas combinan melanina (un pigmento) con definidas estructuras que atrapan y absorben la luz.
Se trata de un material textil que eventualmente podría usarse en cámaras, paneles solares y telescopios. Pero por ahora el equipo lo usó para confeccionar el clásico vestidito negro con terminaciones en azul iridiscente que rinden tributo al ave del paraíso que inspiró el descubrimiento. El nuevo material presenta una reflectancia promedio de 0,13%, lo que lo convierte en el tejido/género/tela más oscuro que se conozca hasta hoy, según el trabajo publicado.
¿Qué es el “ultranegro”?
En la teoría del color, los términos que usa el diseño gráfico o la tecnología son “negro verdadero o real” o “blanco verdadero/real”. Los dispositivos Apple también publicitan algo que se conoce como “tono real o verdadero”, que supuestamente presenta al usuario colores más precisos y nítidos.
Sin embargo, en este contexto “ultranegro” no tiene que ver con esas cosas. Más bien, el término se usa más como medida de reflectividad, definición de un tono de negro que refleja menos del 0,5% de la luz que incide en él. Hay muchas criaturas que naturalmente presentan el ultranegro en la piel, las escamas y las plumas, y el tono les otorga beneficios de apareamiento o supervivencia.
Es algo lógico que los científicos hayan tratado de recrear el ultranegro en los laboratorios, con un éxito limitado. Aunque uno de los experimentos consiguió crear un tubito que reflejaba apenas el 0,005% de la luz visible, ese intento, al igual que muchos otros, dependió de costosas técnicas que dieron como resultado materiales frágiles y tóxicos. El trabajo publicado señala que esos materiales ultranegros “no serían adecuados como material textil para vestir ni para objetos de uso diario que requieren que los materiales sean biocompatibles, respirables y elásticos”.
Las lecciones del ave del paraíso
Para este nuevo material textil los investigadores colaboraron con el Laboratorio de Ornitología de Cornell, que les brindó plumas de ave del paraíso para que las analizaran. El equipo entonces analizó la forma en que las bárbulas o barbillas —pequeñísimas estructuras en forma de gancho que mantienen la forma de las plumas— le daban al ave del paraíso su característico plumaje.
Encontraron una jerarquía estricta de las bárbulas de las plumas, que combinadas con nanoestructuras basadas en melanina que funcionan para deflectar la luz hacia adentro. Como resultado, las plumas del ave del paraíso se ven extraordinariamente negras cuando se las ve de frente, pero mucho más brillantes cuando se inclinan en ángulo.
Para replicar esas estructuras, el equipo tiñó material textil de lana merino blanca con polidopamina, que es melanina sintética. Luego llevaron la lana a una cámara de plasma y le sumaron nanofibrilas, estructuras con puntas a nanoescala que imitan las bárbulas. El producto final tuvo una reflectancia promedio de 0,13% y permanecía ultranegro mirándolo desde diferentes ángulos ampliados, informan en el trabajo.
Cómo se crea el efecto
“La luz básicamente rebota una y otra vez entre las fibrilas en lugar de reflejarse, y eso es lo que crea el efecto ultranegro”, dijo en un comunicado Hansadi Jayamaha, principal autor del trabajo y estudiante del doctorado del Departamento de Diseño Humano-Céntrico de Cornell.
“Desde la perspectiva del diseño es algo que entusiasma porque gran parte del ultranegro que hoy existe no puede usarse para confeccionar prendas de vestir, pero el nuestro sí”, añadió Larissa Shepherd, también autora del estudio y científica de los materiales en Cornell. “Y permanece ultranegro incluso desde ángulos más amplios”.
Ahora el equipo quiere que esta tecnología pueda salir al mercado, y para eso ya han presentado la protección de patente provisoria, según informó Shepherd.
