Cómo extraer colores del negro

Físicos han desarrollado una forma de extraer una paleta de colores más rica del espectro disponible mediante el aprovechamiento de patrones desordenados inspirados en la naturaleza que normalmente se verían como negros.

Los colores que vemos en la naturaleza a menudo provienen de patrones a nanoescala que reflejan la luz de manera particular. El ala de una mariposa, por ejemplo, puede aparecer azul porque las pequeñas ranuras en la superficie del ala hacen que solo se refleje la luz azul.

Sin embargo, cuando las superficies aparecen en blanco o negro, a menudo se debe a que las estructuras a nanoescala están completamente desordenadas, lo que hace que toda la luz sea absorbida o reflejada.

Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Birmingham ha encontrado una manera de controlar la forma en que la luz pasa a través de estas superficies desordenadas para producir colores vivos. Publican resultados en Nature Communications.

El equipo, que incluye colegas en la Universidad Ludwig Maximilian de Munich, Alemania, y la Universidad de Nanjing en China, ha comparado el método con las técnicas que los artistas han explotado durante siglos. Entre los ejemplos más famosos de esto se encuentra la copa Roman Lycurgus del siglo IV, hecha de vidrio que parece verde cuando la luz brilla desde el frente, pero roja cuando la luz brilla desde atrás.

En un avance moderno, el equipo de investigación demostró una forma de controlar finamente este efecto para producir una reproducción del color extraordinariamente precisa.

Los diferentes colores de la imagen están representados en diferentes grosores de un material transparente, como el vidrio, en una placa litográfica. Además de esto, los investigadores depositaron la capa desordenada, en este caso hecha de grupos aleatorios de nanopartículas de oro. Finalmente, debajo de esta capa, el equipo colocó un espejo para formar una cavidad transparente. La cavidad puede atrapar partículas de luz, o fotones, en el interior. Los fotones se comportan como ondas dentro de la cavidad, resonando a diferentes frecuencias debajo de la superficie litográfica y liberando diferentes colores según la longitud de cada onda.

Mediante el uso de esta técnica, el equipo pudo reproducir una pintura china de acuarela con una precisión de color exquisita.

El investigador principal, el profesor Shuang Zhang, explica: "Las diferentes formas en que la naturaleza puede producir color son realmente fascinantes. Si podemos aprovecharlas de manera efectiva, podemos abrir un tesoro de colores más ricos y vivos de lo que hemos visto hasta ahora".

El coautor Dr. Changxu Liu agrega: "En física, estamos acostumbrados a pensar que la aleatoriedad en la nanofabricación es mala, pero aquí mostramos que la aleatoriedad puede conducir a ser superior a una estructura ordenada en algunas aplicaciones específicas. Además, la luz la intensidad dentro de las estructuras aleatorias que produjimos es realmente fuerte; podemos usar eso en otras áreas de la física, como los nuevos tipos de tecnologías de detección ".