Kaméleon inspirálta a színváltoztató, intelligens külső felületet

2019.09.22. 18:15

A kaméleonok képesek érzelmeikhez igazítani a színűket, például, ha félelmet vagy haragot éreznek. Változhat a színük a környezetnek megfelelően is, ami a ragadozókkal szemben nyújt védelmet, hiszen így nehezebben bukkannak rájuk. Talán ez a kis trükk első látásra egyszerűnek tűnik, pedig a titok nyitja a bőrükön lévő nanokristályok közötti távolság szabályozásban rejlik, amely meghatározza a megfigyelt színt. A kutatók most ezekkel a fotonikus kristályokkal alkottak meg egy külső felületet, egyfajta „intelligens bőrt", amely a környezeti hatásokra reagálva képes a színét megváltoztatni.

A katonai álcázáshoz is használhatják majd

Az Emory Egyetem kutatói kialakítottak egy rugalmas, intelligens bőrfelületet, amely reagál a hőre és a napfényre, miközben közel állandó térfogatot tart fenn.
Megfigyeltük azt, hogy a kaméleon hogyan változtatja a színét és ez adta ennek az áttörő ötletnek az alapjait – magyarázta Yixiao Dong, az egyetem kémia tanszékének PhD hallgatója. – Kifejlesztettük egy színváltoztató okos bőr koncepcióját, amely a természet megfigyelésén alapul.

Káprázatos a színváltó képességükForrás: pexels.com

Hozzátette: a kutatók hosszú idő óta dolgoznak a fotonikus kristályokkal, hogy megpróbáljanak olyan, színváltoztató és intelligens külső felületeket létrehozni, amelyeket a modern világban jól használhatunk például a katonai álcázáshoz, a kémiai érzékeléshez és termékhamisítás ellen készülő címkékhez, cédulákhoz.
Miközben az intelligens anyag kifejlesztése még mindig csak az első szakaszánál tart, már meghatároztuk az új megközelítés alapelveit és az erre való építkezés stratégiáját – emelte ki Khalid Salaita professzor, a tanulmány egyik fő szerzője.

A fényinterenferencia hozza létre

A kutatók a kaméleonokon kívül megfigyeltek más állatokat is, például a neonhalakat vagy pillangókat, amelyek szintén képesek a színüket megváltoztatni a napfény hatására. Ezekben az organizmusokban a színváltás nem pigmentekre, hanem ismétlődő mintázatú, apró részecskékre épül, amelyek fotonikus kristály néven ismertek.

Néhány lepke is képes a színét megváltoztatniForrás: Wikimedia Commons/Kabir Bakie

Ezek a színek kétféle eredetűek lehetnek: egyrészt pigment által okozott szín, másrészt úgynevezett szerkezeti szín – ez utóbbi színeket a szárnyak mikroszerkezetén létrejövő fényinterenferencia hozza létre.

Ahhoz, hogy a kutatók utánozni tudják a kaméleonokat és létrehozzanak egy mesterséges, intelligens külső felületet (egyfajta bőrt) kísérleteket végeztek a fotonikus kristálymátrixok rugalmas, víztartalmú polimerekbe vagy hidrogélekbe ágyazása révén. Ezek bővülése vagy összehúzódása eredményezte a színváltoztatást, ez azonban szerkezeti instabilitást is jelentett. A kutatók az eredeti méretek megtartása érdekében egyfajta szerkezetváltoztatással kompenzálták a fotonikus kristályok eltolódását, így az végül állandó méretű maradt.
Általános keretet adtunk a mesterséges intelligens bőr jövőbeli tervezésének irányításához – mutatott rá Dong. – A valós alkalmazásokhoz még hosszú utat kell megtennünk, de izgalmas, hogy egy újabb lépéssel közelebb kerültünk.

A kutatók eredményeiket az AC Nano tudományos folyóiratban publikálták.