Polillas desarrollan metaestructura en las alas que absorbe el sonido y puede eludir la ecolocalización de los murciélagos

Polillas desarrollan metaestructura en las alas que absorbe el sonido y puede eludir la ecolocalización de los murciélagos

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La naturaleza no permite de sorprendernos y de imponerse inclusive a nuestra mejor tecnología. Se ha desvelado que las polillas han desarrollado una metaestructura que absorbe el sonido y puede eludir la geolocalización de los murciélagos, un modo de evitar ser comido por estos mamíferos voladores.

Durante decenios, los investigadores han estado tratando de fabricar el mejor absorbente de sonido: un material cuidadosamente diseñado que puede manejar las ondas acústicas para un movimiento sigiloso o sencillamente paz y tranquilidad.

en cambio, resulta que esa preciada «metaestructura» ya puede existir en el planeta natural, y se ha estado escondiendo en las alas aleteando de algunas polillas sin orejas.

Las escamas en forma de paleta que modelan algunas alas de polilla son tan eficientes para absorber el sonido, y un reciente ensayo asevera que pueden clasificarse como un metamaterial natural. Estructural y conceptualmente, dicen los autores, poseen los mismos atributos centrales.

Polilla común. Crédito: Raphi See / Unsplash

Los metamateriales comúnmente se refieren a construcciones que diseñamos y que no se localizan en la naturaleza. Si bien de vez en cuando nos sorprende revelar construcciones biológicas en las que deseamos haber pensado primero, pero la naturaleza se adelanta algunas veces.

Ese es un hallazgo emocionante dado lo raros que son estos «metameteriales» en la naturaleza. Si bien se han reseñado varios ejemplos notables hasta actualmente (la seda de los gusanos de seda, la iridiscencia de las mariposas), esta es la primera metaestructura acústica jamás descubierta en el planeta real.

Según los expertos, es «distinto a todo lo considerado hasta la fecha».

Al modelar la estructura natural de las alas de dos razas de polillas sin orejas y dos razas de mariposas, los expertos han comprobado que la figura en que las escamas de las polillas están espaciadas y de tamaño único les da una capa sigilosa cien veces más delgada que las longitudes de onda más largas de sonido que puede absorber.

Esto permite que los insectos permanezcan ligeros y en el aire, al mismo tiempo que proporciona camuflaje acústico de los murciélagos ecolocalizadores, un logro al que los ingenieros han estado aspirando durante años.

Los autores escribieron en su ensayo:

“Nuestro ensayo prueba que las implementaciones funcionales de esto han existido en la naturaleza demasiado anteriormente de la ciencia moderna. Entender estas construcciones y dispositivos ofrece la probabilidad futura de desarrollar componentes y aparatos de control de ruido más delgados y ligeros”.

Con toda posibilidad, este metamaterial natural ha sido esculpido por millones de años de evolución, por lo que los investigadores no deberían tomarlo muy a pecho.

Sin un medio para escuchar las llamadas de alta frecuencia que usan bastantes murciélagos para localizar a sus presas en la oscuridad, las razas de polillas sin orejas que incluso se aventuran a salir por la noche precisan formas de evitar transformarse en cenas.

Bajo formas tan únicas de presión, estos insectos han desarrollado una capa única de escamas furtivas, no solo en su tórax peludo y articulaciones de las alas, como lo ha comprobado una estudio anterior, sino además en las alas de las polillas.

Las escamas de las alas, en cambio, son demasiado más imponentes. Si bien el cuerpo de las polillas sin orejas parece estar recubierto por un escudo de absorción de sonido de 1.5 milímetros, el grosor de ese nivel haría demasiada pesadas las alas de la polilla.

Bajo un microscopio electrónico, los expertos han comprobado que las escamas de las alas de la polilla crean una capa suave de menos de 0.3 mm de espesor. Como mención, las ondas sonoras que usan los murciélagos para las ecolocalizaciones son de mas o menos 17 mm.

Polillas desarrollan metaestructura en las alas que absorbe el sonido y puede evitar la ecolocalización de los murciélagos

Representación 3D en falso color de una sección del ala de 0.21 mm x 0.28 mm de la polilla Lasiocampa quercus que muestra la estructura, diversidad y disposición de las escamas de la base (naranja) y de la cubierta (azul y amarillo). Crédito: Simon Reichel, Thomas Neil, Zhiyuan Shen y Marc Holderied.

Usando tomografía de ultrasonido, los expertos probaron cómo las alas de dos razas de polillas sin orejas capturaban el sonido en comparación con las alas de dos razas de mariposas.

Midiendo el efecto en las alas con y sin escamas, el equipo localizó que las alas de mariposa, que no han evolucionado bajo la presión de los murciélagos, no mostraron propiedades de absorción de sonido. Por otra parte, las alas de las polillas poseen una cubierta suave de escamas con forma y patrón que se ajustan a cada frecuencia de llamada de murciélago.

Estas escalas fueron capaces de reducir los ecos ultrasónicos y amortiguar el sonido inclusive en las frecuencias más bajas probadas.

Marc Holderied, investigador en ecología sensorial de la University of Bristol, manifestó en un comunicado:

“Una absorción de banda ancha de este tipo es muy complicado de lograr en las construcciones ultradelgadas de las alas de las polillas, que es lo que la hace tan notable”.

Diferentes absorbentes porosos que alcanzan este nivel de absorción son demasiado más gruesos y tienden a absorber el sonido solo en un rango de frecuencia estrecho.

El equipo espera que el hallazgo nos ayude a diseñar aparatos de cancelación de ruido de banda ancha más eficientes que además sean livianos.

Holderied manifestó:

“La promesa es uno de los absorbentes de sonido demasiado más delgados para nuestros hogares y oficinas, nos acercaríamos a un ‘papel tapiz’ absorbente de sonido demasiado más versátil y aceptable en vez de paneles absorbentes voluminosos”.

Y todo este conocimiento fue obtenido gracias una polilla.

Fuente

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