Normalmente asociamos el color de los objetos al resultado de la reflexión de la luz sobre ciertos pigmentos, que absorben algunas longitudes de onda y reflejan justo aquellas que dan lugar al color característico del objeto. Es el caso, por ejemplo, de la ropa que vestimos, las paredes de los edificios, etc.
La mariposa que ilustra la entrada es un ejemplar de Morpho menelaus, una especia originaria del centro y sur de América, con unas alas que pueden medir hasta 15 cm. El color de las mismas no se debe a los pigmentos anteriormente mencionados, sino a los fenómenos de interferencia producidos en las alas. Esto es, el material que compone las alas no tienen ningún color. Es lo que se conoce como color estructural.
La peculiar estructura de las alas en forma de redes de difracción (celdas del tamaño de unos 600 nanómetros) hace que la luz, al incidir sobre ellas, forme un patrón de difracción debido a la interferencia entre haces de luz. Dependiendo del ángulo desde el que se observen las alas podremos ver como su color varía del violeta al verde turquesa; contribuyendo así a su exótica coloración y quien sabe si mejor ocultación frente a depredadores.
Ver nota original aquí
Un artículo muy interesante de The Scientist (en inglés) sobre este tema (click en la imagen de abajo)
¿Se podría usar un procedimiento análogo para tratar obstáculos semitransparentes?
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Los ópalos artificiales que mencioné en la clase del martes 4 son cristales fotónicos 3D que imitan a los ópalos naturales
La condición de bandas prohibidas surge como consecuencia de efectos de interferencia y se conoce como “condición de Bragg”: la diferencia de camino óptico en el scattering de radiación entre dos centros dispersores contiguos debe ser un múltiplo entero de longitudes de onda. Por este motivo, la periodicidad de un cristal fotónico tiene que ser comparable con la longitud de onda, de esta manera la radiación usada “ve” una estructura fuertemente inhomogénea que no podrá caracterizarse mediante parámetros efectivos como el índice de refracción.
Debido a los efectos de interferencia, los cristales con periodos mas grandes dan bandas prohibidas en mayores longitudes de onda. Esto se ve en la figura,
donde el cristal fabricado con esferas de radio más grande tiene una banda prohibida en el rojo (o sea que refleja mejor el color rojo), mientras que el cristal fabricado con esferas de radio menor tiene una banda prohibida en el azul (o sea que refleja mejor el color azul).
Fuera de las bandas prohibidas, no es tan fácil correlacionar tamaños y geometrías con las propiedades ópticas de estos materiales artificiales, como se ve en esta figura
tomada de este trabajo, que forma parte de una colaboración entre mi grupo (especializado en el estudio teórico de propiedades ópticas de materiales complejos) y un grupo español (especializado en fabricar y caracterizar nuevos nanomateriales). El objetivo de este estudio era determinar el grado de perfección de los métodos de fabricación de ópalos artificiales mediante la comparación entre las curvas teóricas ideales y las curvas medidas (de reflectancia R y de transmitancia T)
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Ojo, no está probado que los ópalos afiancen las relaciones personales ni que traigan buena suerte, como dicen al final del video.
Los efectos de colores en los ópalos son debidos a la interferencia de la luz reflejada en las partículas esféricas, apiladas como el frutero ordena las naranjas. Con los avaces en nanotecnología, se están fabricando ópalos artificiales, que serán motivo de otro post.
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Es de destacar la demostración que hacen en el baño, del cambio de sentido de giro de la luz circularmente polarizada. Suponemos que habrán devuelto las lentes que se llevaron del cine.
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(click en la imagen para ampliar). Observen que el ventanal no solamente transmite la luz que viene del parque, sino que también refleja la luz de los tubos fluorescentes, e incluso la entrada del frente del pabellón. Sin embargo, resulta difícil distinguir al fotógrafo. ¿Esto tiene algo que ver con lo que mencioné en clase sobre el valor de la reflectividad para incidencia normal y para incidencia rasante? ¿Qué se puede decir de la reflexión en el piso?
(Crédito fotográfico: “Yo no espero la flota“)
]]>Para saber más: artículo de Wikipedia sobre Invisibilidad
]]>Y al día siguiente, la Academia Sueca anunciaba que el Nobel de Química de 2014 había sido otorgado a los investigadores Eric Betzig (del Howard Hughes Medical Institute, Ashburn, USA), William E. Moerner (Stanford University, Stanford, USA) y a Stefan W. Hell (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, y German Cancer Research Center, Heidelberg, Alemania) por el desarrollo de la microscopía de alta resolución. Esta microscopía está basada en técnicas de óptica de campo cercano (conocida como NFO por sus siglas en inglés). Los fundamentos de las técnicas de NFO fueron establecidas por Betzig entre 1991 y 1994, (junto a un trabajo de Dieter Pohl de IBM a su vez inspirado por la propuesta de STM de Rohrer y Binning, publicado en APL en 1984). A partir de estos avances, Betzig propuso mas tarde la discriminación de posiciones de moléculas mediante fluerescencia, publicado en Opt. Lett en 1995. Y esto condujo a la técnica PALM que publicó en 2006 y que permitió observar moléculas reales con resolución nanométrica. Stefan Hell ya fue ICO Prize (premio de la International Commission for Optics para jóvenes científicos menores de 40 años) en el año 2000. Teniendo en cuenta todo esto, resulta curioso que el premio sea de química!! Creo que si estos investigadores se imaginaban un premio, se lo imaginaban en Física, y no en Química. Algo similar pero al revés pasó con el premio compartido por Andre Geim y Konstantin Novoselov de la University of Manchester por haber logrado la fabricación del grafeno, un logro que podría haber sido premiado en Química, pero lo fue en Física. Otra prueba de que la ciencia del siglo XXI necesita cada vez más de la interdisciplina.
Destaco estos premios en F2 porque ambos están íntimamente relacionados con el comportamiento de la luz (y de las ondas en general). Y llegan en el momento justo, porque las Naciones Unidas han declarado el año 2015 como Año Internacional de la Luz (ver IYL 2015). ¿Por qué 2015? Porque en el 2015 se cumple el milésimo aniversario de la aparición del admirable tratado de Óptica en siete tomos “Kitab al-Manathir“, escrito por Ibn al-Haytham, un científico pìonero en una época donde la Ciencia había sido expulsada de Europa por los dogmas religiosos (e incluso perseguida cruelmente, el caso de Hipatia de Alejandría en el siglo VI es uno entre muchos).
Hiroshi Amano, Stefan Hell y W. E. Moerner se suman a los 32 miembros de la Optical Society of America que han sido galardonados con algún premio Nobel (ver lista de premios Nobel relacionados con óptica). Por este motivo, la OSA liberará por 60 días el acceso a los trabajos relacionados con los dos premios del 2014. Para los interesados en pegar un vistazo, aquí las listas:
- Lista de trabajos de la OSA relacionados con el Nobel de Física
- Lista de trabajos de la OSA relacionados con el Nobel de Química
Algunos enlaces para saber más: en Página12 (P12 a, P12 b), en Physics Today, en la página del Año Internacional de la Luz (IYL), en la revista Science (donde cuentan los enojos de Nakamura, que se fue de Japón y se hizo ciudadano estadounidense) …
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no parece anunciar que en medio de las dunas de la playa está la puerta de Internet de la Argentina.
Me pareció interesante compartir esto en F2. ¿Alguna vez se preguntaron cómo estamos conectados con el mundo vía Internet? La cosa es así: el 95% de accesos a nivel mundial se logra por medio de un cableado instalado en las profundidades del mar que transmite información a grandes velocidades, del orden de los Terabits por segundo. El 5% de accesos mundiales son en modo satelital. El siguiente mapa da una idea aproximada de las velocidades entre continentes.
Los cables transmiten luz y son esencialmente fibras ópticas especialmente preparadas para resistir bajo el agua del océano
La fibra óptica está rodeada de acero para mantenerla firme y de cobre para alimentar con energía eléctrica a los repetidores. Cada 60 km hay un repetidor que amplifica la señal y soporta las tensiones que sufren los cables por diversos motivos, como las redes de barcos pesqueros o el choque de ballenas. Un metro de cable pesa aproximadamente 10 kilos
Crédito: grownti.com
Para saber más, ver nota en @Iprofesional.