研究者らは、小さいながらも非常に危険な青い環状のタコにヒントを得て、迷彩や信号伝達のためにさまざまな光の下で色や外観を急速に変えることができる新しい技術を開発した。この技術は軍事、医療、ロボット工学などの分野での活用が期待されています。
オオアオダコ (Hapalochlaenalunulata) は、一瞬の筋肉の収縮を利用してカラフルな皮膚パターンのサイズと色を変化させ、自らをカモフラージュし、潜在的な捕食者から身を隠し、他の動物に警告信号を送ります。この収縮により、皮膚内の小さな風船状の色素嚢であるクロム親和性細胞が伸張または圧縮されます。
頭足類の欺瞞と信号伝達の能力に着想を得て、カリフォルニア大学アーバイン校 (UCI) の研究者たちは、それを模倣する技術プラットフォームを作成しました。
この研究の責任著者であるアロン・ゴロデツキー氏は、「私たちは、アオダコが皮膚の模様を隠れた状態と露出した状態の間で素早く切り替えるメカニズムに興味をそそられています。このプロジェクトでは、実験室で合成した独自の材料で作られた装置を使って、タコの自然な能力を模倣することに努めました。その結果、タコにインスピレーションを得た欺瞞と信号伝達システムが完成しました。これは直接製造でき、継続的な環境下で長期間機能します」と述べた。動作可能であり、損傷した場合には自己修復することもできます。」
この技術は構造的にアオダコの環と非常に似ており、上部に透明なプロトン伝導性ポリマー電極、ノネンベースの活性層（しわのある青いリングが平らな茶色の円を囲んでいる）、その下にあるアクリル膜、そして底部に透明なプロトン伝導性ポリマー電極がある。ノネンベースのデザイナー分子は、プラットフォームに機能を与えるのに役立ちます。
「この装置では、ユニークな構造を持つ非オレフィン分子を考案し、設計しました」とこの研究の筆頭著者であるPreeta Pratakshya氏は述べた。 「Eneは、合成の容易さ、調整可能な電子特性、制御可能な光学特性など、さまざまな有利な特性を備えた有機炭化水素分子です。当社の非オレフィン分子は、空気中で何年も保存でき、空気中の強い光に1日以上連続してさらされても耐えられるため、オレフィンの中で最も優れています。これほど過酷な条件下でこれほど包括的な長期安定性を示す発泡オレフィンは他にありません。」
これらの分子は、耐性が高いことに加えて、調整可能なスペクトル特性、最小限の装置を使用したデスクトップ上での直接製造、光の下での周囲大気安定性など、ブルーリングにインスピレーションを得た他の重要な特性をこの技術に与えます。
このシステムは、環境条件下での機能低下を最小限に抑えるか、まったく発生させることなく、可視光での外観を約 500 回確実に変化させ続けます。これは、可視色の明るさを調整し、近赤外のコントラストを変更し、マルチスペクトル蛍光強度を調整する機能を含む、電磁スペクトルの紫外-可視-近赤外 (UV-Vis-NIR) 領域での機能を実証します。研究者らは、この機能により、検出されることなく他の物体をカモフラージュしたり、観測者に秘密裏に信号を送信したりすることが可能になると述べている。予想外なことに、研究者らは、このテクノロジーがユーザーの介入なしに自律的に修復できることも発見しました。
「私たちのノネン様分子とおそらくその変異体の光物理学的堅牢性と一般的な加工性は、発光ダイオードや太陽電池などの従来の光電子システムにおけるこれらの化合物の将来の研究の機会を切り開きます」とゴロデツキー氏は述べた。
研究者らは、その製造が容易な技術は軍事、医療、ロボット工学、持続可能なエネルギー分野に応用できる可能性があると述べている。その拡張性により、車両、看板、さらには建物などの広いエリアをカバーするために使用できることを意味します。
この研究はNature Communications誌に掲載され、Gorodeski氏のチームが制作した以下のビデオでは、アオダコの色を変える能力と生物由来の技術を比較している。