Les céphalopodes—qui comprennent les poulpes, calamar, et les seiches sont des maîtres du déguisement. Ils peuvent se camoufler pour correspondre précisément à leur environnement en quelques secondes, et aucun scientifique n'a tout à fait été capable de reproduire le spectacle. Mais de nouvelles recherches de Leila Deravi, professeur adjoint de chimie et de biologie chimique à Northeastern, nous rapproche un peu plus.

Les organes chromatophores, qui apparaissent comme des centaines de taches de rousseur multicolores à la surface du corps d'un céphalopode, contribuent aux changements rapides de la couleur de la peau. Dans un article publié la semaine dernière dans Matériaux optiques avancés , Le groupe de Deravi décrit son travail d'isolement des granules pigmentaires au sein de ces organes afin de mieux comprendre leur rôle dans le changement de couleur. Les chercheurs ont découvert que ces granulés ont des qualités optiques remarquables et les ont utilisés pour fabriquer des films minces et des fibres qui pourraient être incorporés dans des textiles, écrans flexibles, et les futurs appareils de changement de couleur. Le laboratoire de Deravi a collaboré avec l'US Army Natick Soldier Research, Développement, et Centre d'ingénierie pour l'étude.

Les chromatophores se déclinent en nuances de rouge, jaune, brun, et orange. Ils sont similaires aux taches de rousseur sur la peau humaine qui apparaissent au fil du temps. Mais chez les céphalopodes, ces taches de rousseur s'ouvrent et se ferment en une fraction de seconde pour donner naissance à une couleur de peau en constante reconfiguration. Sous les chromatophores se trouve une couche d'iridophores qui agissent comme un miroir. Ensemble, ces organes reflètent toutes les couleurs de la lumière visible.

En éliminant les particules de pigment individuelles du calmar, Deravi a pu explorer l'étendue de leurs capacités en tant que matériaux statiques. Une particule ne mesure que 500 nanomètres, qui est 150 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain. L'équipe de Deravi a superposé et réorganisé les particules et a découvert qu'elles pouvaient produire une vaste palette de couleurs.

"Nous montrons que ces pigments sont un outil puissant qui peut produire des films ultra-fins vraiment riches en couleurs, " a déclaré Deravi.

Son équipe a également découvert que les pigments peuvent diffuser à la fois la lumière visible et infrarouge. Cela améliore la luminosité et l'absorption de la lumière et affecte la perception d'une couleur finale. Et lorsque Deravi a conçu un système comprenant un miroir, imitant la disposition des organes que les calmars ont naturellement, elle a pu améliorer davantage la couleur perçue en diffusant la lumière à travers et hors des granules. Ce processus pourrait potentiellement être reproduit sur des matériaux fonctionnels comme les cellules solaires pour augmenter l'absorption de la lumière solaire, dit Deravi.

« Du point de vue de l'ingénierie scientifique et technique, comprendre comment la diffusion de la lumière affecte la couleur est très important, et c'est un nouveau développement passionnant dans le domaine de l'optique en biologie, " a déclaré Richard Osgood, un collaborateur de l'U.S. Army Natick Soldier Research, Développement, et Centre d'ingénierie. "Il s'agit d'une exploitation inhabituelle des connaissances en optique et en physique de la diffusion pour comprendre les systèmes biologiques."

Les chercheurs ont fabriqué des bobines de fibres à partir des particules de pigment des calmars et explorent maintenant les utilisations de ce matériau. Les fibres sont si intéressantes visuellement qu'il n'est pas difficile d'imaginer les tisser en tissu pour vêtements ou autres formes d'art. Mais peut-être que l'application la plus excitante possible est portable, écrans flexibles et textiles capables de coloration adaptative. Osgood a déclaré que la recherche pourrait permettre à l'armée de créer de nouvelles capacités pour les soldats.

« Depuis plus d'une décennie, les scientifiques et les ingénieurs ont essayé de reproduire ce processus et de construire ces appareils qui peuvent faire correspondre les couleurs, changement de couleur, et se camoufler comme les céphalopodes, mais beaucoup d'entre eux sont loin de la vitesse ou de la gamme dynamique de couleurs que les animaux peuvent afficher, " Deravi a dit. " Les céphalopodes ont évolué pour incorporer ces granules pigmentaires spécifiques pour une raison, et nous commençons à comprendre quelle est cette raison."