В отличие от других материалов, которые пытаются имитировать преобразователи цвета природы, этот может реагировать на любые движения, такие как изгиб или скручивание. Покрытые им роботы могут проникать в места, которые могут быть опасными или невозможными для человека, и предлагать информацию только на основе того, как они выглядят.
Например, замаскированный робот может войти в труднодоступные подводные щели.
Если робот изменит цвет, биологи смогут узнать о давлениях, с которыми сталкиваются животные, живущие в этих средах.
Хотя некоторые другие изменяющие цвет материалы также могут реагировать на движение, этот материал можно распечатать и запрограммировать на отображение различных сложных узоров, которые трудно воспроизвести. Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде, которые создали этот наноматериал, задокументировали свой процесс в статье Nature Communications, опубликованной на прошлой неделе.
Наноматериалы – это просто материалы, которые были уменьшены до чрезвычайно малых размеров – десятки нанометров в ширину и длину или размером с вирус.
Когда материалы, такие как серебро или золото, становятся меньше, их цвета будут меняться в зависимости от их размера, формы и направления, в котором они обращены.
«В нашем случае мы сократили золото до наноразмерных стержней. Мы знали, что если бы мы могли заставить стержни указывать в определенном направлении, мы могли бы контролировать их цвет », – сказал профессор химии Ядун Инь. "Если смотреть в одну сторону, они могут казаться красными. Переместите их на 45 градусов, и они станут зелеными."
Проблема, с которой столкнулась исследовательская группа, заключалась в том, как взять миллионы золотых наностержней, плавающих в жидком растворе, и заставить их всех указывать в одном направлении для отображения однородного цвета.
Их решение состояло в том, чтобы сплавить магнитные наностержни меньшего размера с более крупными золотыми.
Два стержня разного размера были заключены в полимерный экран, чтобы они оставались рядом. Таким образом, ориентацию обоих стержней можно было контролировать с помощью магнитов.
"Так же, как если вы держите магнит над грудой игл, все они будут указывать в одном направлении. Вот как мы контролируем цвет », – сказал Инь.
Как только наностержни высыхают в тонкую пленку, их ориентация фиксируется, и они больше не реагируют на магниты. «Но, если пленка гибкая, вы можете сгибать и вращать ее, и при изменении ориентации вы все равно будете видеть разные цвета», – сказал Инь.
Другие материалы, такие как крылья бабочки, блестят и красочны под определенными углами, а также могут менять цвет при просмотре под другими углами.
Однако эти материалы основаны на точно упорядоченных микроструктурах, которые сложно и дорого создавать для больших площадей. Но эту новую пленку можно сделать так, чтобы покрыть поверхность объекта любого размера так же легко, как распылить краску на дом.
Хотя футуристические роботы – лучшее применение этого фильма, его можно использовать и по-другому. Химик из Калифорнийского университета в Риверсайде Чживэй Ли, первый автор этой статьи, объяснил, что пленка может быть включена в чеки или наличные деньги в качестве функции аутентификации.
При нормальном освещении пленка серая, но когда вы надеваете солнцезащитные очки и смотрите на нее через поляризованные линзы, можно увидеть сложные узоры. Кроме того, цветовой контраст пленки может резко измениться, если перекрутить пленку.
Приложения, по сути, ограничены только воображением. «Художники могут использовать эту технологию для создания увлекательных картин, которые сильно различаются в зависимости от угла обзора», – сказал Ли. «Было бы замечательно увидеть, как наука в нашей работе может сочетаться с красотой искусства."