Nanomateriál přináší barevné změny do robotiky

Nově vyvinutý film z gold nanopartikulí by mohl umožnit robotům adoptovat typ kamufláže a barevných vlastností, jako mají některé živočichy, jako jsou chameleoni a chobotnice. Materiál je schopen měnit barvu v reakci na jakýkoli typ pohybu.

Materiál byl vytvořen vědci z UC Riverside a byl dokumentován v článku publikovaném v Nature Communications minulý týden.

Tento materiál se liší od ostatních, které se používají k napodobování barevných změn v přírodě. Film je schopen měnit barvu na základě jakéhokoli typu pohybu, včetně ohýbání a otočení. Tento materiál by mohl být aplikován na vnější stranu robotů, což by jim umožnilo vstupovat do prostředí, která jsou nebezpečná nebo dokonce nemožná pro lidi.

Mezi tato prostředí patří místa, jako jsou podvodní trhliny, které jsou extrémně obtížně přístupné. Další možnou výhodou tohoto materiálu je, že biologové by ho mohli použít k studiu zvířat v těchto prostředích a tlaků, kterým jsou vystavena.

Existují i jiné materiály, které mají barevné změny na základě pohybu, ale film z gold nanopartikulí může být tisknut a programován pro zobrazování složitých vzorů.

Nanomateriály a magnety

Nanomateriály jsou materiály, které byly zmenšeny na extrémně malé rozměry. Mohou být velikosti viru, což je asi desítky nanometrů na šířku a délku. Existují některé specifické materiály, jako je stříbro a zlato, které mají barevné změny na základě velikosti, tvaru a směru, kterým čelí.

“V našem případě jsme zmenšili zlato na nano-velikostní tyčky. Věděli jsme, že pokud bychom mohli tyto tyčky nasměrovat do bestimmého směru, mohli bychom ovládat jejich barvu,” řekl Yadong Yin, profesor chemie. “Čelem jedním směrem, mohou vypadat červeně. Pohněte jimi o 45 stupňů a změní se na zelenou.”

Jednou z výzev pro výzkumný tým bylo získat miliony gold nanotyček, aby plavaly v kapalném roztoku, a také je všechny nasměrovat do stejného směru a zobrazit jednotnou barvu.

Aby toho dosáhli, tým vzal větší gold magnetické nanotyčky a spojil je s menšími. Pár byl poté uzavřený v polymerovém štítu, aby je udržel vedle sebe, a poté mohli být použity magnety k ovládání orientace obou tyček.

“Stejně jako když držíte magnet nad kupou jehel, všechny směřují stejným směrem. To je, jak ovládáme barvu,” řekl Yin.

Nanotyčky jsou sušeny do tenkého filmu a přestávají reagovat na magnety po fixaci jejich orientace.

“Ale, pokud je film pružný, můžete ho ohnout a otočit, a stále uvidíte různé barvy, jak se orientace mění,” řekl Yin.

https://www.youtube.com/watch?v=-tCWfe6vbY8

Budoucnost robotiky a autentizace měny

Hlavním cílem je použít tento materiál na budoucí roboty, ale existují i další aplikace. Podle UC Riverside chemika Zhiwei Liho, který je prvním autorem článku, může být film použit v šeků nebo hotovosti a sloužit jako autentifikační funkce. Když je film vystaven normálnímu osvětlení, je šedý, ale pomocí polarizovaných čoček se objeví složitý vzor. Pohyb, jako je otočení, může také měnit barevný kontrast filmu.

Výzkumný tým vidí nekonečné množství aplikací.

“Umělecký mohli použít tuto technologii k vytvoření fascinujících maleb, které jsou divoce odlišné v závislosti na úhlu, z něhož jsou viděny,” řekl Li. “Bylo by úžasné vidět, jak věda v naší práci mohla být kombinována s krásou umění.”