Los reflectores o espejos de animales son importantes para la supervivencia de muchos tipos de animales y, en algunos casos, han sido imitados por ingenieros que desarrollan cristales fotónicos . Algunos ejemplos son las escamas de los peces plateados y el tapetum lucidum que provoca el brillo de los ojos de perros y gatos. Todos estos reflectores funcionan por interferencia de la luz en estructuras multicapa con dimensiones inferiores a una longitud de onda, por lo que pueden clasificarse como cristales fotónicos. Otros cristales fotónicos animales han evolucionado para reflejar espectros estrechos, produciendo coloración animal .
Las escamas plateadas de los peces, al reflejar la luz desde el flanco, dificultan la detección por parte de un depredador porque la luz reflejada es similar a la luz incidente en ausencia de la presa (Fig. 1).
Los ojos de algunos moluscos bivalvos, como la vieira (Pecten), utilizan un espejo cóncavo, la argentea, en la parte posterior del ojo, para crear una imagen en la retina. El ostrácodo de aguas profundas Gigantocypris tiene ojos con reflectores parabólicos. Los ojos compuestos de los crustáceos decápodos de cuerpo largo, como los camarones y las langostas, utilizan espejos en cajas cuadradas [1]
La mayoría de los vertebrados nocturnos tienen un tapetum lucidum reflectante detrás de la retina, que produce el " brillo de ojos " que se ve en perros y gatos. Los fotones entrantes que no son absorbidos por los fotorreceptores se reflejan, aumentando sus posibilidades de ser absorbidos y generar señales nerviosas.
Schultze, en 1872, afirmó sin reservas que la reflexión de la estructura multicapa de la tapeta de Carnivora se produce por interferencia. [4] Rayleigh (1887) menciona que un reflector compuesto por una pila de finas capas transparentes reflejará más fuertemente que una sola capa, [5] pero no fue hasta 1917 que publicó un análisis matemático. [6] Los ingenieros construyeron reflectores multicapa en la década de 1950 (ver espejo dieléctrico ) y en 1966 MF Land publicó un análisis completo de un reflector animal que incluía microscopía electrónica, mediciones ópticas y una explicación clara de la teoría [7]
Los reflectores multicapa animales funcionan de la misma manera que un espejo dieléctrico artificial (o espejo de Bragg) y están compuestos de capas alternas de índice de refracción alto y bajo, siendo el espesor de cada capa 1/4 de la longitud de onda reflejada con mayor intensidad. [8] Para reflejar una amplia gama de longitudes de onda, el espaciado debe variar a lo largo del espesor de la pila. [9] Los reflectores hechos de capas alternas de cristales planos de guanina (índice de refracción, n = 1,83) y citoplasma (n ≈ 1,33) han evolucionado de forma independiente en las escamas de los peces y en la tapeta de los ojos de los elasmobranquios (Gur 2017). El tapete del bebé arbustivo, Galago crassicaudatus, tiene una estructura similar, pero con cristales de riboflavina (n = 1,73).
El tapetum de Carnivora (gatos, perros, leones, etc.) contiene conjuntos de rodlets notablemente regulares y refleja la luz de los planos de la red mediante la ley de Bragg (Fig. 2A). Cada dominio de rodlets tiene un espaciado diferente y refleja un color diferente del plano principal (que se muestra horizontal en la Fig. 2B), por lo que con una iluminación casi paralela, se ven manchas de diferentes colores (Fig. 1C). Debido a que existen planos reticulares con muchas inclinaciones, el tapete en su conjunto refleja de manera difusa y apenas es iridiscente.