Vật liệu nano mang lại đặc tính thay đổi màu sắc cho robot

Một bộ phim mới được phát triển làm từ các hạt nano vàng có thể cho phép rô-bốt áp dụng kiểu ngụy trang và đặc tính màu da của các sinh vật như tắc kè hoa và bạch tuộc. Vật liệu này có khả năng thay đổi màu sắc để đáp ứng với bất kỳ loại chuyển động nào. 

Vật liệu được tạo ra bởi các nhà khoa học UC Riverside và nó đã được ghi lại trong một tờ giấy xuất bản năm Nature Communications ltuần thứ tư.

Vật liệu này khác với những vật liệu khác được sử dụng để bắt chước sự thay đổi màu sắc trong tự nhiên. Bộ phim có thể thay đổi dựa trên bất kỳ loại chuyển động nào, bao gồm uốn cong và xoắn. Vật liệu này có thể được áp dụng cho bên ngoài của robot, cho phép chúng đi vào những môi trường nguy hiểm hoặc thậm chí là không thể đối với con người. 

Một số môi trường này có thể bao gồm những nơi như kẽ hở dưới nước cực kỳ khó xâm nhập. Một trong những lợi ích khác của vật liệu này là các nhà sinh vật học có thể sử dụng nó để tìm hiểu về động vật trong những môi trường này và những áp lực mà chúng phải đối mặt. 

Có những vật liệu khác có đặc tính thay đổi màu sắc dựa trên chuyển động, nhưng màng hạt nano vàng có thể được in và lập trình để hiển thị các mẫu phức tạp. 

Vật liệu nano và nam châm

Vật liệu nano là vật liệu đã được thu nhỏ đến mức cực nhỏ. Chúng có thể có kích thước bằng một con virus, có chiều rộng và chiều dài khoảng hàng chục nanomet. Có một số vật liệu cụ thể, chẳng hạn như bạc và vàng, có đặc tính thay đổi màu sắc dựa trên kích thước, hình dạng và hướng mà chúng tiếp xúc. 

“Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi đã giảm vàng thành các thanh có kích thước nano. Chúng tôi biết rằng nếu chúng tôi có thể làm cho các thanh hướng theo một hướng cụ thể, thì chúng tôi có thể kiểm soát màu sắc của chúng,” Yadong Yin, một giáo sư hóa học cho biết. “Hướng về một phía, chúng có thể xuất hiện màu đỏ. Di chuyển chúng 45 độ và chúng chuyển sang màu xanh lục.”

Một trong những thách thức đối với nhóm nghiên cứu là làm cho hàng triệu thanh nano vàng trôi nổi trong dung dịch lỏng, cũng như khiến tất cả chúng chỉ về cùng một hướng và hiển thị màu đồng nhất. 

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các thanh nano nam châm vàng lớn hơn và hợp nhất các thanh nano nhỏ hơn vào chúng. Sau đó, cặp này được bọc trong một tấm chắn polyme để giữ chúng cạnh nhau, và sau đó nam châm có thể được sử dụng để điều khiển hướng của cả hai thanh.

“Giống như nếu bạn đặt một cục nam châm trên một đống kim, tất cả chúng đều chỉ về cùng một hướng. Đó là cách chúng tôi kiểm soát màu sắc,” Yin nói.

Các thanh nano được sấy khô thành một màng mỏng và ngừng phản ứng với nam châm sau khi định hướng của chúng được cố định tại chỗ. 

“Tuy nhiên, nếu phim dẻo, bạn có thể uốn cong và xoay nó, và vẫn sẽ thấy các màu khác nhau khi hướng thay đổi,” Yin nói.

Robot tương lai và xác thực tiền tệ

Mục tiêu chính là sử dụng vật liệu này trên rô-bốt tương lai, nhưng cũng có những ứng dụng khác. Theo nhà hóa học Zhiwei Li của UC Riverside, tác giả đầu tiên của bài báo, bộ phim có thể được sử dụng trong séc hoặc tiền mặt và hoạt động như một tính năng xác thực. Bất cứ khi nào phim tiếp xúc với ánh sáng bình thường, phim sẽ có màu xám, nhưng thông qua việc sử dụng thấu kính phân cực, các hoa văn phức tạp sẽ hiển thị. Chuyển động như xoay người cũng có thể thay đổi độ tương phản màu của phim. 

Nhóm nghiên cứu nhận thấy vô số ứng dụng. 

Li cho biết: “Các nghệ sĩ có thể sử dụng công nghệ này để tạo ra những bức tranh hấp dẫn rất khác nhau tùy thuộc vào góc nhìn của chúng. “Thật tuyệt vời khi thấy khoa học trong công việc của chúng tôi có thể được kết hợp với vẻ đẹp của nghệ thuật như thế nào.”