'Kulit bunglon' buatan yang berubah warna ditenagai oleh nano – Sains Terkini


Para peneliti telah mengembangkan 'kulit bunglon' artifisial yang berubah warna saat terkena cahaya dan dapat digunakan dalam aplikasi seperti kamuflase aktif dan tampilan dinamis skala besar.

Bahan yang dikembangkan oleh para peneliti dari University of Cambridge ini terbuat dari partikel-partikel kecil emas yang dilapisi kulit polimer, dan kemudian diperas ke dalam mikrodroplet air dalam minyak. Saat terkena panas atau cahaya, partikel-partikel saling menempel, mengubah warna material. Hasilnya dilaporkan dalam jurnal Material Optik Lanjut.

Di alam, hewan seperti bunglon dan cumi-cumi dapat berubah warna berkat kromatofora: sel kulit dengan serat kontraktil yang menggerakkan pigmen. Pigmen tersebar untuk menunjukkan warna mereka, atau diperas bersama untuk membuat sel menjadi jelas.

Kromatofora buatan yang dikembangkan oleh para peneliti Cambridge dibangun berdasarkan prinsip yang sama, tetapi alih-alih serat kontraktil, kemampuannya mengubah warna bergantung pada mekanisme nano bertenaga cahaya, dan 'sel' adalah tetesan air mikroskopis air.

Ketika bahan dipanaskan di atas 32C, nanopartikel menyimpan sejumlah besar energi elastis dalam sepersekian detik, karena lapisan polimer mengeluarkan semua air dan runtuh. Ini memiliki efek memaksa nanopartikel untuk berikatan menjadi cluster ketat. Ketika bahan didinginkan, polimer mengambil air dan mengembang, dan partikel nano emas dengan kuat dan cepat terdorong terpisah, seperti pegas.

"Memuat nanopartikel ke dalam mikrodroplet memungkinkan kita untuk mengontrol bentuk dan ukuran cluster, memberi kita perubahan warna yang dramatis," kata Dr Andrew Salmon dari Cambridge's Cavendish Laboratory, penulis utama studi ini.

Geometri dari nanopartikel ketika mereka mengikat cluster menentukan warna yang muncul sebagai: ketika nanopartikel tersebar terpisah mereka berwarna merah dan ketika mereka berkumpul bersama mereka berwarna biru gelap. Namun, tetesan air juga menekan cluster partikel, menyebabkan mereka saling membayangi dan membuat negara berkerumun itu hampir transparan.

Saat ini, bahan yang dikembangkan oleh para peneliti Cambridge adalah dalam satu lapisan, sehingga hanya dapat berubah menjadi satu warna. Namun, bahan nanopartikel dan bentuk yang berbeda dapat digunakan dalam lapisan tambahan untuk membuat bahan yang sepenuhnya dinamis, seperti kulit bunglon asli.

Para peneliti juga mengamati bahwa sel-sel buatan dapat 'berenang' dengan cara sederhana, mirip dengan ganggang Volvox. Menyinari cahaya di salah satu ujung tetesan menyebabkan permukaan terkelupas ke arah cahaya, mendorongnya ke depan. Di bawah iluminasi yang lebih kuat, gelembung bertekanan tinggi terbentuk sebentar untuk mendorong tetesan di sepanjang permukaan.

"Pekerjaan ini merupakan kemajuan besar dalam menggunakan teknologi skala nano untuk melakukan biomimikri," kata rekan penulis Sean Cormier. "Kami sekarang sedang berusaha untuk mereplikasi ini pada film roll-to-roll sehingga kami dapat membuat meter lembaran perubahan warna. Menggunakan cahaya terstruktur kami juga berencana untuk menggunakan renang yang dipicu cahaya untuk tetesan 'kawanan'. Ini akan sangat menarik untuk melihat perilaku kolektif apa yang dihasilkan. "

Penelitian ini didanai oleh Dewan Penelitian Eropa (ERC) dan Dewan Penelitian Ilmu Teknik dan Fisika (EPSRC).

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Cambridge. Kisah aslinya dilisensikan dengan a Lisensi Creative Commons. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.