Descubren un nuevo estado de la materia en los ojos de pollo

Investigadores estadounidenses han descubierto en los ojos de los pollos una peculiaridad que puede se clave para el desarrollo de nuevos materiales con características únicas en la propagación y control de las ondas de luz. Es más, hablan de la demostración práctica de un nuevo estado de la materia teorizado hace 11 años. La disposición inusual de las células en el ojo de un pollo constituye la primera aparición biológica conocida de un potencial nuevo estado de la materia conocido como "hiperuniformidad desordenada", según los investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Washington en San Luis.

La investigación en la última década ha demostrado que los materiales con hiperuniformidad desordenada tienen propiedades únicas cuando se trata de la transmisión y el control de las ondas de luz, informaron los investigadores en la revista "Physical Review E". Los estados de hiperuniformidad desordenada se comportan como estados de la materia cristal y líquido, mostrando orden a grandes distancias y desorden sobre pequeñas distancias. Como cristales, estos estados suprimen en gran medida las variaciones en la densidad de partículas -como en los gránulos individuales de una sustancia- a través de grandes distancias espaciales de manera que la disposición es muy uniforme. Al mismo tiempo, los sistemas de hiperuniformidad desordenada son similares a los líquidos que tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones.

Combinadas, estas características hacen que los circuitos ópticos hiperuniformes, detectores de luz y otros materiales podrían ser controlados para ser sensibles o insensibles a ciertas longitudes de onda de luz, según informan los investigadores. "Los materiales hiperuniformes desordenados poseen un orden oculto", explicó el coautor Salvatore Torquato , profesor de química de Princeton. Con Frank Stillinger, científico senior en el Departamento de Química de la Universidad de Princeton, fue el primero en identificar la hiperuniformidad en un estudio de 2003 publicado en Physical Review E.

"Desde entonces hemos descubierto que este tipo de sistemas físicos están dotados de propiedades físicas exóticas y por lo tanto tienen nuevas capacidades", dijo Torquato. "Cuanto más aprendemos acerca de estos sistemas desordenados especiales, más nos encontramos con que en realidad deberían ser consideradas como un nuevo estado distinguible de la materia". Los investigadores estudiaron las células sensibles a la luz llamadas conos que se encuentran activas durante el dia en la mayoría de los pollos y otras aves activas. Estas aves tienen cuatro tipos de conos para el color -violeta, azul, verde y rojo- y un tipo para la detección de los niveles de luz, y cada tipo de cono es de un tamaño diferente. Los conos están empaquetados en un solo epitelio o tejido, la retina. Sin embargo, no están dispuestos en la forma habitual (tal como se muestra en la imagen adjunta) , según informan los investigadores.

En los ojos de muchas criaturas, las células visuales se distribuyen uniformemente en un patrón obvio como los ojos compactos hexagonales familiares de los insectos. En muchas criaturas, los diferentes tipos de conos están dispuestos de tal manera que no se encuentran cerca de los conos del mismo tipo. A primera vista, sin embargo, el ojo de pollo parece tener una dispersión de conos distribuidos en ningún orden en particular. Hallazgos de los investigadores concluyeron que los elementos que componen la disposición son en sí mismos hiperuniformes. Mientras que los conos individuales del mismo tipo parecen tener un origen distinto, en realidad están sutilmente vinculados por las regiones de exclusión, que usan para auto-organizarse en patrones. La multiuniformidad es crucial para muestrear uniformemente la luz entrante en el sistema de visión aviar, dijo Torquato. El y sus co-autores especulan que este comportamiento podría servir de base para los materiales que se autoensamblen para formar un estado hiperuniforme desordenado.