ナノマテリアルがロボットに色変化の特性をもたらす

金ナノ粒子で作られた新しく開発されたフィルムにより、カメレオンやタコのような生物が持つようなカモフラージュや皮膚の色の特性をロボットが採用できるようになる可能性がある。この材料は、どのような動きにも応じて色を変化させることができる。

この材料は、UCリバーサイドの科学者によって作成され、論文としてNature Communicationsに掲載された。

この材料は、自然界の色変化を模倣するために使用される他の材料とは異なる。フィルムは、曲げやねじりなどのあらゆる種類の動きに応じて色を変化させることができる。この材料はロボットの外側に適用でき、ロボットが人間が危険または不可能な環境に入ることを可能にする。

これらの環境の例としては、非常に入りがたい水中の裂け目などがある。他の利点としては、生物学者がこの材料を使用して、これらの環境における動物や彼らが直面する圧力について学ぶことができる。

動きに基づいて色を変化させる特性を持つ他の材料もあるが、金ナノ粒子のフィルムは印刷およびプログラミングによって複雑なパターンを表示できる。

ナノマテリアルと磁石

ナノマテリアルとは、非常に小さなサイズまで減らされた材料である。ウイルスのサイズ、つまり幅と長さが数十ナノメートルである。銀や金などの特定の材料は、サイズ、形状、向きによって色を変化させる特性を持つ。

「私たちの場合、金をナノサイズのロッドに減らした。ロッドを特定の方向に向けられるようにできれば、色を制御できる」と、化学教授のYadong Yinは言った。「一方を向けていると赤く見える。45度動かすと緑になる」

研究チームが直面した課題の1つは、数百万の金ナノロッドを液体溶液の中に浮かべ、すべて同じ方向を向け、統一された色を表示させることだった。

これを回避するために、チームは大きい金磁石ナノロッドに小さいものを結合させ、ペアをポリマーシールドで囲んで側によって保持し、磁石を使用して両方のロッドの向きを制御できるようにした。

「ネズミの山の上に磁石を置くように、すべて同じ方向を向く」とYinは言った。

ナノロッドは薄いフィルムに乾燥され、向きが固定された後、磁石に反応しなくなる。

「しかし、フィルムが柔軟であれば、曲げたり回したりすると、向きが変わるにつれて色も変わる」とYinは言った。

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未来的なロボットと通貨認証

主な目標は、この材料を未来的なロボットに使用することだが、他の用途もある。UCリバーサイドの化学者であるZhiwei Liによると、フィルムは小切手や紙幣に使用でき、認証機能として機能できる。通常の照明にさらされると灰色になるが、偏光レンズを使用すると複雑なパターンが表示される。ねじりなどの動きもフィルムの色の対比を変化させることができる。

研究チームは、この材料の用途が無限にあると考えている。

「アーティストは、この技術を使用して、見る角度によって大きく異なる見た目の絵画を作成できる」とLiは言った。「私たちの仕事の科学と芸術の美しさがどのように組み合わされるかを見てみることは素晴らしいことだろう」