Un descubrimiento sobre las microalgas que podría revolucionar la tecnología de la luz
Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo (Skoltech) han desvelado un intrincado mecanismo de manipulación de la luz, presumiblemente utilizado por las microalgas para optimizar la fotosíntesis. Este hallazgo, publicado en la revista Optica, abre la puerta a aplicaciones en tecnología inspirada en la naturaleza, incluyendo detectores de luz, biosensores, recubrimientos protectores contra rayos ultravioleta y sistemas de fotosíntesis artificial.
Las algas diatomeas, microorganismos ampliamente distribuidos y bien adaptados, constituyen una parte considerable del fitoplancton, generando aproximadamente un cuarto del oxígeno del planeta. Su característica distintiva es una pared celular rígida, formada por un material vítreo que presenta patrones de agujeros intrincados. Estos patrones no solo les proporcionan protección y facilitan la eliminación de desechos y la absorción de nutrientes, sino que también parecen jugar un papel crucial en la manipulación de la luz, maximizando así la energía solar disponible en las profundidades oceánicas que habitan.
El profesor asociado Sergey Dyakov, autor principal del estudio, explicó que al investigar las propiedades ópticas de las diatomeas de la especie Coscinodiscus oculus-iridis, se ha comprobado que sus frústulos (o conchas externas) exhiben el conocido efecto Talbot. Este fenómeno ocurre cuando la luz se difracta a través de los patrones de agujeros, generando múltiples puntos de enfoque dentro de la concha. Aunque no se cree que estos organismos hayan evolucionado específicamente para este propósito, parece que sí aprovechan esta propiedad para mejorar la eficiencia de la fotosíntesis, posiblemente al posicionar estratégicamente sus cloroplastos, las estructuras responsables de la captura de luz.
El equipo de investigación ha confirmado la presencia del efecto Talbot mediante cálculos y planea respaldar estos hallazgos con experimentos utilizando estructuras artificiales a gran escala que imiten el patrón de agujeros de los frústulos. Julijana Cvjetinovic, científica investigadora senior de Skoltech, destacó que a medida que se profundiza en la comprensión de las propiedades de los frústulos diatomeos, algunos de los mecanismos descubiertos podrían aplicarse en dispositivos fotónicos, biosensores, recubrimientos sensibles a la luz y tecnologías fotovoltaicas, incluso en sistemas de fotosíntesis artificial que conviertan energía luminosa en combustible químico, en lugar de electricidad.
El profesor Dmitry Gorin, principal investigador del proyecto de subvención, subrayó la relevancia de las diatomeas como objeto de estudio. Indicó que estos organismos son un ejemplo impresionante de una obra maestra de la naturaleza, que a lo largo de millones de años de evolución ha logrado crear un objeto perfecto que combina propiedades ópticas y mecánicas. A medida que continúe la investigación sobre las propiedades físicas y bioquímicas de las diatomeas, se anticipa el descubrimiento de aún más aspectos fascinantes que podrían tener un impacto significativo en diversas disciplinas tecnológicas.
