Ученые из Университета Пенсильвании разработали искусственную версию клеток осьминогов и кальмаров, которая позволяет морским обитателям соответствовать цветам и узорам окружающей среды и мгновенно исчезать. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.
Сообщается, что это может привести к новым применениям камуфляжа в робототехнике, архитектуре и других областях, таких как криптография и оптика.
Известно, что хроматофоры – это специальные клетки осьминогов и кальмаров, которые могут расширять и втягивать внутренние отражающие пластины в ответ на внешние раздражители и позволяют этим моллюскам маскироваться под окружающую среду, а также передавать признаки агрессии или готовности к спариванию, пояснили ученые.
В своем новом исследовании инженеры использовали тонкие гибкие мембраны из полимерной сети жидких кристаллов для создания искусственного хроматофора, способного по команде мгновенно менять цвет с ближнего инфракрасного на видимый и ультрафиолетовый.
Мембраны расположены поверх крошечных полостей, расположенных в сетке, каждая из которых может быть надута до точного давления, и когда полость надувается, мембрана растягивается, уменьшая свою толщину и изменяя видимый цвет, отмечается в исследовании.
В то время как материалы, меняющие цвет, которые используют подобные механизмы, исторически должны были деформироваться на 75 процента, чтобы перейти от красного цвета к синему, новые мембраны требуют давления, эквивалентного легкому прикосновению, чтобы изменить свой цвет на любой в видимом спектре.
По словам ученых, более ранние разработки с таким механизмом невозможно было использовать в фиксированных по размеру устройствах, таких как дисплеи или окна, но поскольку искусственные хроматофоры нуждаются в деформации менее чем на 20 процентов, они считают, что их можно расположить подобно пикселям в ЖК-мониторе.
“Глядя на то, как некоторые животные развивают структурный цвет, мы поняли, что у них есть эластичные клетки, которые работают как пиксели на дисплее, и что мы потенциально можем использовать аналогичный подход”, — делится ведущий автор исследования Шу Янг.
Ученые объясняют, что технология основана на явлении, которое придает крыльям бабочек и перьям павлина более яркую радужную окраску, чем та, которую обеспечивают пигменты или красители.
Это явление структурного цвета, которое возникает, когда свет взаимодействует с микроскопическими поверхностными особенностями, воссоздано в исследовании с использованием жидких кристаллов.
Когда полость в дисплее раздувается, его мембрана растягивается. Это уменьшает высоту жидкого кристалла внутри мембраны и изменяет длину волны света, отраженного от зрителя.
Записывая точное давление, необходимое для придания каждому из искусственных хроматофоров желаемого цвета, инженеры могут программировать их, как пиксели на дисплее.
