新しい形式の迷彩を探すことに関しては、カメレオンなどの特定の動物に比べれば、人間は初心者です。私たちは自分がいる環境に似た色の服を探すことはできますが、環境に適応するために肌を変える必要はありません。
このため、米国化学会の科学者チームは、そのメカニズムを模倣し、将来的には複数の応用が可能となるインテリジェントな材料で再現するために、色の変化がどのように起こるかを詳しく観察することにした。その成果は、本日ACS Nanoで発表され、温度と太陽放射の変化に対応できる合成スキンです。
真似する前に観察する
シェフィールド大学の研究者グループが最近、カブトムシがその強烈な白色を獲得するメカニズムをナノメートルスケールで観察したのと同じ方法で、カメレオンの皮膚を綿密に検査した。
したがって、昆虫の場合と同様に、色調の変化はいかなる種類の色素の放出によるものではないことを彼らは検証した。しかし実際には、それはもっと物理的な現象でした。彼らの場合、それはフォトニック結晶として知られる一連の微細構造によるものです。光が当たると反射され、他の反射光線と相互作用して特定の色が生じます。色調を変えるために、動物は皮膚を収縮または弛緩させ、その結果、結晶間の距離が変化し、したがって結晶が反射する光線間の相互作用も変化します。
これを模倣するために、研究著者らは、アコーディオンのように収縮および拡張できるヒドロゲルとして知られる柔軟な材料にフォトニック結晶を埋め込む作業を進めた。しかし、使い始めると、素材を張ったり緩めたりするときに曲がってしまい、効果が失われることがわかりました。皮膚細胞のほんの少量にしかフォトニック結晶が含まれていないことを確認するには、微速度撮影画像を通じてカメレオンを再度詳しく観察する必要がありました。このことから、無色の細胞は、結晶が収縮したり伸びたりするときに生じる張力を緩和し、破損を防ぐことができると考えられました。
そう、最も白い白は未来からやってくる、この甲虫は絵画に革命を起こす
したがって、いくつかの変更を加えて前の手順を繰り返しました。彼らはまず、フォトニック結晶が埋め込まれた小さなヒドロゲルアレイを設計し、次に何も入っていない別のヒドロゲルアレイの上にそれらを配置しました。その結果、温度の変化によりヒドロゲルが変化するため、加熱または冷却すると色が変化する合成スキンが完成しました。さらに、この効果は太陽光の入射によっても達成され、テトラフィッシュの鱗に起こるものと同様の色の変化を生成します。
これはまだ最初のステップにすぎませんが、この研究に携わった研究者らは、将来的にはこの種の物質が、カモフラージュから信号伝達、偽造品の検出に至るまで、非常に多様な目的を持つ可能性があると指摘しています。