V naravi ima koža glavonožcev – živali z lovkami, pritrjenimi na glavo (kot so hobotnice, lignji, sipe) neprimerljivo kamuflažno sposobnost. Njihova koža vsebuje pigmentne skupine, ki lahko zaznajo spremembe okoljskih svetlobnih pogojev in prilagodijo svoj videz z delovanjem pigmentnih celic. Ta sposobnost jim omogoča, da spreminjajo barve.
Naravni proces je skupino znanstvenikov navdahnil in tako so razvili material, ki menja barvo.
Raziskavo navdihnili naravni procesi
Raziskovalna skupina pod vodstvom Jinyaoa Tanga z Univerze v Hongkongu (HKU), je razvila nov inteligentni koloidni sistem, selektiven za valovno dolžino. S tem so želeli doseči svetlobno nadzorovano večdimenzionalno fazno segregacijo. Z mešanjem cian, magenta in rumenih mikrokroglic so oblikovali dinamične fotokromatične nanoklastre in tako dosegli fotokromizem na makro lestvici.
Za razliko od obstoječih materialov, ki spreminjajo barvo, se ta opira na preurejanje obstoječih pigmentov, zato je bolj zanesljiv in ga je mogoče programirati. Ugotovitve zagotavljajo preprosto metodo za aplikacije, kot so elektronsko črnilo, zasloni in aktivna optična kamuflaža, kar predstavlja velik preboj na področju aktivne snovi. Rezultat raziskave je bil objavljen v akademski reviji Nature.
Samoaktivirani aktivni delci so mikro/nanodelci, ki posnemajo usmerjeno plavanje mikroorganizmov v tekočini. Nedavno so pritegnili veliko pozornosti v nanoznanosti in neravnotežni fiziki in so v procesu razvoja za morebitne biomedicinske aplikacije. Eden glavnih raziskovalnih ciljev aktivnih delcev je razvoj medicinskih mikro/nanorobotov, za dostavo zdravil in neinvazivno kirurgijo.
Struktura aktivnih delcev je zelo preprosta, njihov pogonski mehanizem in zaznavanje okolja pa sta bistveno omejena. Zlasti velikost in razmeroma preprosta struktura posameznih mikro/nano aktivnih delcev omejujeta kompleksnost izvajanja funkcij na njihovem telesu. Izziv do uresničitve prihodnje aplikacije je, kako narediti aktivne delce z inteligentnimi lastnostmi, kljub njihovi preprosti strukturi.
Kako material dejansko spreminja barvo?
V sklopu raziskave je Tangova ekipa zasnovala preprost sistem aktivnih mikrokroglic TiO2, selektiven za valovno dolžino. Tako je mogoče nadzorovati interakcijo delec-delec s kombiniranjem vpadne svetlobe različnih valovnih dolžin in intenzitet. Mikrokroglice TiO2 z različnimi fotoobčutljivimi aktivnostmi je mogoče oblikovati z izbiro kod za občutljivost barvila z različnimi spektralnimi značilnostmi.
Namen realizacije fazne segregacije delcev je nadzor agregacije in disperzije delcev v tekočini na mikro in makro ravni. To je privedlo do novega fotoodzivnega črnila z mešanjem mikrokroglic z različno fotoobčutljivostjo, ki jih je mogoče nanesti na elektronski papir. Načelo je podobno pigmentnim skupinam v koži glavonožcev, ki lahko zaznajo svetlobno stanje okolja in spremenijo videz okoliških pigmentnih celic.
Ugotovitve raziskave so znatno prispevale k napredku našega znanja o umetnih aktivnih materialih in so utrle pot oblikovanju inovativnih aktivnih pametnih materialov. S tem prebojem pričakujemo razvoj programabilnega fotokromatskega črnila, ki bi ga lahko uporabili v različnih aplikacijah, kot so e-črnilo, črnilo za zaslone in celo aktivno optično kamuflažno črnilo.
Prilagajo še video s kratko razlago:
Junior novinar
