Los reflectores o espejos 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 causa el brillo en los ojos de los perros y los gatos. Todos estos reflectores funcionan mediante la 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, lo que produce la coloración animal .
Las escamas de los peces plateados, al reflejar la luz desde el flanco, dificultan su 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, el 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 alargado, 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 ocular " que se observa en los gatos y los perros. Los fotones entrantes que no son absorbidos por los fotorreceptores se reflejan de vuelta, lo que aumenta 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 capas delgadas transparentes reflejará con más fuerza que una sola capa, [5] pero recién en 1917 publicó un análisis matemático. [6] Los reflectores multicapa fueron construidos por ingenieros 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 hecho por el hombre (o espejo Bragg) al estar compuestos de capas alternas de alto y bajo índice de refracción, 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 espaciamiento debe variar a través 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 independientemente en escamas de peces y en el tapete de los ojos de los elasmobranquios (Gur 2017). El tapete del gálago Galago crassicaudatus tiene una estructura similar, pero con cristales de riboflavina (n = 1,73).
El tapete de los carnívoros (gatos, perros, leones, etc.) contiene formaciones notablemente regulares de rodlets y refleja la luz de los planos de la red según la Ley de Bragg (Fig. 2A). Cada dominio de rodlets tiene un espaciamiento diferente y refleja un color diferente del plano principal (mostrado horizontalmente en la Fig. 2B), por lo que con una iluminación casi paralela, se ven manchas de diferentes colores (Fig. 1C). Debido a que hay planos de red con muchas inclinaciones, el tapete en su conjunto refleja de manera difusa y es apenas iridiscente.