Dayna Baumeister, codirectora del Centro de Biomímesis de la Universidad Estatal de Arizona, no se sorprende de que la pintura tenga tantas funciones ocultas. “Es una demostración fantástica de lo que es posible cuando repensamos nuestros diseños pidiendo consejo a la naturaleza”, dice.
para todos sus imperfecciones, la pintura es difícil de superar. La gente ha usado pigmentos durante milenios, por lo que los fabricantes de pinturas dominan los trucos para obtener el aspecto correcto. “Saben exactamente qué aditivo agregar para cambiar el brillo; pueden hacerlo más brillante o atenuado; han descubierto todo esto durante cientos de años”, dice Chanda.
Las nuevas formas de pintura deben innovar más allá de eso, en el ámbito de la física, no solo en la estética. Aún así, los miembros del laboratorio de Chanda tropezaron con su innovación por accidente. No se habían propuesto hacer pintura. Querían hacer un espejo, específicamente un espejo de aluminio largo y continuo, construido usando un instrumento llamado evaporador de haz de electrones. Pero en cada intento, notarían pequeñas «nanoislas», grupos de átomos de aluminio lo suficientemente pequeños como para ser invisibles pero lo suficientemente grandes como para interrumpir el brillo del espejo. Las nanoislas aparecieron por toda la superficie de lo que ahora, frustrantemente, no era un espejo continuo. “Fue realmente molesto”, recuerda Chanda.
Luego vino una epifanía: esa interrupción estaba haciendo algo útil. Cuando la luz blanca ambiental incide sobre las nanopartículas de aluminio, los electrones del metal pueden excitarse: oscilan o resuenan. Pero cuando las dimensiones se sumergen en la nanoescala, los átomos se vuelven más quisquillosos. Dependiendo del tamaño de la nanopartícula de aluminio, sus electrones oscilarán solo para ciertas longitudes de onda de luz. Esto devuelve la luz ambiental como una fracción de lo que era: un solo color. Colocar capas de partículas de aluminio sobre una superficie reflectante, como ese espejo que habían estado tratando de construir, había amplificado el efecto colorido.
¿Qué color? Eso depende del tamaño de las nanoislas. “Simplemente cambiando la dimensión, en realidad puedes crear todo colores”, dice Chanda. A diferencia de los pigmentos, que requieren una molécula base diferente, como el cobalto o la baba de caracol púrpura, para cada color, la molécula base para este proceso siempre es el aluminio, simplemente cortado en trozos de diferentes tamaños que oscilan a la luz en diferentes longitudes de onda.
Era hora de hacer pintura. El proceso del grupo comienza con una hoja muy delgada de espejo de doble cara. Los investigadores cubrieron cada lado con un material espaciador transparente que ayuda a amplificar el efecto de color. Luego crecieron islas de nanopartículas metálicas en ambos lados de la lámina. Para hacer este material compatible con los aglutinantes o aceites utilizados en la pintura, disolvieron grandes láminas en copos de colores tan finos como el azúcar en polvo. Finalmente, una vez que habían creado suficientes colores para un pequeño arcoíris, podían pintar una mariposa.
Debido a que el color estructural puede cubrir toda una superficie con solo una capa delgada y ultraligera, Chanda cree que esto cambiará las reglas del juego para las aerolíneas. Un Boeing 747 necesita unos 500 kilogramos de pintura. Estima que su pintura podría cubrir la misma área con 1,3 kilogramos. Eso es más de 1,000 libras ahorradas en cada avión, lo que reduciría la cantidad de combustible que se necesita por viaje.