Color estructural en Tersina viridis
C. D'Ambrosio, M. Inchaussandague, D. Skigin, A. Barreira, P. Tubaro
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Información básica
Volumen
V50 - N3 / 2017 Ordinario
Referencia
279-288
DOI
http://doi.org/10.7149/OPA.50.3.49058
Idioma
English
Etiquetas
color estructural, cristales fotónicos 3D, iridiscencia
Resumen
El color del plumaje de las aves se debe tanto a la presencia de pigmentos como a efectos estructurales selectivos en frecuencia producidos por la interacción de la luz con la microestructura fotónica que constituye las barbas de las plumas. El plumaje de la especie Tersina viridis, de la familia Thraupidae, presenta dicromatismo sexual: los machos tienen plumaje azul y las hembras son verdes. Además, las plumas muestran una reflectancia iridiscente que varía con el ángulo entre la dirección de incidencia y la de observación. Para investigar los mecanismos de generación de color en las plumas de Tersina viridis estudiamos su respuesta electromagnética. En primer lugar, se obtuvieron imágenes TEM de la sección transversal de las barbas, las cuales revelaron una microestructura formada por cavidades cuasi-esféricas de aire inmersas en una matriz de β-queratina. Para obtener sus parámetros geométricos relevantes, se realizó un análisis estadístico detallado de las imágenes. Dichos parámetros, junto con las propiedades ópticas de los materiales involucrados, determinan el comportamiento electromagnético de la estructura. Para calcular la reflectancia de la barba se utilizaron dos métodos teóricos. En primer lugar, se aplicó un modelo simplificado basado en el análisis de Fourier que sólo tiene en cuenta eventos de esparcimiento simple. Este método provee información útil acerca de la posición espectral del pico de reflectancia dominante en la zona visible del espectro. Sin embargo, este análisis no considera las interacciones entre las esferas, las cuales podrían afectar significativamente la respuesta óptica. Para tener esto en cuenta, se aplicó el método conocido como Korringa-Kohn-Rostoker (KKR), que es un formalismo teórico riguroso para el cálculo de la reflectancia de estructuras formadas por apilamientos de esferas inmersas en un medio material. Se realizaron simulaciones numéricas prestando especial atención a la influencia de las características geométricas de la microestructura. Las curvas obtenidas muestran un pico de reflectancia en la zona del UV, tal como muestran las mediciones de los espectros de reflectancia de la especie. Estos resultados muestran el potencial del método KKR para reproducir en forma precisa la respuesta electromagnética de estructuras naturales y para reproducir características que no pueden ser explicadas utilizando el método de Fourier. Los resultados obtenidos confirman que la estructura fotónica cuasi-periódica de la barba produce esparcimiento coherente y por lo tanto es la responsable del color de la especie Tersina viridis.
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