Respuesta óptica anisotrópica de la cutícula de artrópodos

Resumen

La estructura de la cutícula de los artrópodos consiste en capas de partículas de quitina microfilamentaria. Las capas están apiladas unas sobre la otra formando una estructura de Bouligand helicoidal. Esta estructura genera fenómenos ópticos tales como colores estructurales y birrefringencia que se manifiestan como una apariencia metálica o iridiscente, reflectancia polarizada y actividad óptica. Modelamos la respuesta óptica anisotrópica de la cutícula de artrópodos usando el paquete computacional Photonic para obtener el tensor dieléctrico macroscópico de una lámina constitutiva en la hélice de Bouligand. Su anisotropía depende de la forma de las partículas de quitina, de su arreglo reticular y de su fracción de llenado. Construimos un modelo de cutícula cuya reflectancia muestra un máximo entonable muy sensible a los parámetros geométricos y al ángulo θ que controla el paso de la hélice. Podemos explicar los colores estructurales basados en los máximos de reflectancia causados por la anisotropía y su rotación caracterizada por θ, una alternativa a la aproximación usual que considera arreglos múltiples de pares de láminas con propiedades ópticas contrastantes.