1. ¿Es el color de una perla como el de la pintura o como el de una burbuja de jabón?
En la superficie de una burbuja de jabón vemos arcoíris porque la luz se refleja en el exterior y el interior de la película fina y se superpone. La luz de las perlas se explica con la misma idea. En el anuncio de 2021 de la Universidad de Ehime, se indica que el color visible cambia según el grosor de las capas de cristales de aragonito (un tipo de carbonato de calcio) en la superficie de la perla, que miden unos cientos de nanómetros [2].
Un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro. Si calculamos con un grosor de cabello de aproximadamente 0,07 mm, 500 nanómetros equivalen a unas 140 veces menos que ese grosor. Esas capas tan delgadas determinan el color. Las perlas pueden brillar de forma distinta según el ángulo desde el que se miren. La aparición de estos colores depende de las capas cercanas a la superficie y de la superposición de la luz. Este tipo de color se llama «color estructural»; no es el color del material en sí, sino que depende del grosor y la disposición de las capas.
Entonces, ¿de qué están hechas esas capas y cuántas láminas delgadas hay apiladas?
2. ¿Cómo forman el nácar las capas delgadas de aragonito dentro del molusco?
La parte brillante de la perla se llama «nácar». El nácar está formado por capas de placas del mineral aragonito y una pequeña cantidad de materia orgánica, como proteínas [3]. Según un artículo de un laboratorio, la proporción de materiales es de aproximadamente el 95% de aragonito y el 5% de materia orgánica rica en proteínas, en volumen [4]. Esta estructura se compara con «ladrillos y mortero», donde las placas son los ladrillos y la materia orgánica el cemento. Sin embargo, las placas reales son mucho más delgadas que los ladrillos de una pared.
Se dice que el grosor de las placas es de unos cientos de nanómetros, cercano a la longitud de onda de la luz visible [2]. Una enciclopedia menciona un valor de unos 0,5 micrómetros, aunque varía según la especie y la zona [2]. Si tomamos un grosor de placa de 0,5 micrómetros y dividimos 1 mm, caben unas 2000 placas (la cifra baja ligeramente si incluimos las capas orgánicas). En el grosor de un cabello caben unas 140 placas. Así, la superposición de estas placas convierte la luz en color.
¿Cómo coloca el molusco una a una estas placas tan finas?
3. ¿Cómo apila el molusco las placas de nácar en círculos alrededor del núcleo de la perla?
Al ver la sección transversal de una perla cultivada, observamos que el nácar se superpone en círculos concéntricos alrededor del núcleo. Quien crea este nácar es el «saco perlífero». Es una capa de una sola lámina formada por células del manto que envuelven el núcleo. Desde el saco perlífero se secretan alternadamente una matriz orgánica (hojas de proteína) y cristales de carbonato de calcio en forma de placa, que se apilan [2].
En el cultivo, los humanos solo insertan el núcleo esférico y un fragmento de tejido del manto en el molusco (nucleación). Después, el saco perlífero continúa apilando capas durante mucho tiempo. La nota de prensa de la Universidad de Ehime indica que el cultivo de perlas tarda más de un año [2].
El grosor de las capas apiladas se llama «espesor de nácar» y es un factor importante para determinar la calidad de las perlas de Akoya. Según un informe del Instituto de Investigación Pesquera de la Prefectura de Mie, cuanto más grueso es el nácar, mayor es el valor, y también se relaciona con el brillo y los colores de interferencia [2].
Este sistema funciona porque los humanos descubrieron cómo hacer que el molusco apile las capas. ¿Cómo se encontró ese método?
4. ¿Qué descubrió Mikimoto Kōkichi sobre el cultivo de perlas?
Originalmente, las perlas se encontraban por casualidad dentro de moluscos naturales. Mikimoto Kōkichi buscó un método para hacer que los moluscos produjeran perlas. Según se cuenta, tras muchos esfuerzos, logró cultivar con éxito perlas semiesféricas en 1893 y Mikimoto obtuvo la patente en 1896 [6]. En el proceso hubo fracasos, como la muerte total de los moluscos debido a las mareas rojas [2]. Se dice que tuvo éxito con perlas redondas perfectas en 1905 y obtuvo la patente en 1908 (algunos documentos señalan 1908 como la fecha de finalización) [2][2].
Esta investigación no fue solo de Mikimoto. Un artículo de nippon.com explica que se desarrolló en competencia con Mise Tappei y Nishikawa Fujikichi [2]. La técnica de cultivo desarrollada por Mikimoto se sigue utilizando ampliamente casi 120 años después [2].
La nota de prensa de la Universidad de Ehime describe las perlas como «la única joya que puede crear el ser humano» [2]. Esta es una expresión de la universidad; la definición de gema puede variar, pero el hecho de que los humanos ayuden al molusco a crearlas es una característica clave de las perlas.
Ya se domina la técnica de cultivo. Entonces, ¿hasta qué punto se conoce el principio de su brillo?
5. ¿Cuánto se sabe hoy sobre cómo la luz crea los colores de las perlas?
El estudio del color de las perlas es muy antiguo. En un libro escrito por Brewster en 1833 ya aparece la descripción de los colores de interferencia. Aun así, la Universidad de Ehime indica que todavía no se ha logrado una explicación completa del principio [2].
Hasta ahora se ha utilizado la idea de la «reflexión de Bragg», donde la luz reflejada en capas delgadas se refuerza mutuamente. La investigación de la Universidad de Ehime de 2021 añadió que el núcleo de la perla, que dispersa fuertemente la luz, actúa como una fuente de luz virtual. El modelo sugiere que los colores de interferencia se determinan por la superposición de la luz reflejada en la superficie y la luz que atraviesa desde el interior [2].
Dado que el cultivo tarda más de un año, la universidad explica que sería útil para la investigación y el desarrollo poder predecir mediante simulación qué apariencia tendrá la perla según las capas que tenga. Este modelo se presentó como un modelo óptico útil para predecir la apariencia, no como una «explicación completa del principio» [2].
La investigación del principio continúa. Entonces, ¿podemos encontrar colores creados por capas en objetos cercanos?
6. ¿Cómo puedes ver el cambio de color del nácar en el interior de una concha?
El nácar se encuentra no solo en las perlas de Akoya, sino también en el interior de las conchas de muchos moluscos, como los abulones. Si tienes una concha o un botón de concha, pruébalo cerca de una ventana iluminada e inclínalo lentamente. ¿Cambia el color según el ángulo de visión? Si comparas el mismo lugar con un papel pintado con pintura, será más fácil notar la diferencia entre el «color pintado» y la «luz creada por las capas». Ten cuidado de no cortarte los dedos con los bordes de las conchas rotas y no mires directamente al sol.
El estudio de los colores de interferencia aparece en detalle en la nota de prensa de la Universidad de Ehime de 2021 y en investigaciones sobre la estructura de las conchas. La función del saco perlífero se puede leer en el informe del Instituto de Investigación Pesquera de la Prefectura de Mie [2][2].