ساخت پوست هوشمند با قابلیت تغییر رنگ

مجله علمی ایلیاد - آفتاب‌پرست می‌تواند رنگ پوست خود را به نحوی تغییر دهد که با محیط خود یکرنگ باشد تا به این ترتیب خود را از دیدها پنهان کرده باشد. آفتاب‌پرست از این کار برای جلب نظر جنس مخالف نیز استفاده می‌کند. داشتن کریستال‌های فوتونیک درون پوست این حیوان باعث شده تغییر رنگ برای آن آسان باشد. دانشمندان سال‌ها در پی آن بوده‌اند تا با الهام از این حیوان، پوستی بسازند که با محیط اطراف تغییر رنگ دهد ولی تغییری در اندازه‌‌ی آن صورت نگیرد. این پوست هوشمند توسط تیمی به رهبری شیمیدان دانشگاه اموری ساخته شده و شرح آن طی مقاله‌ای در مجله‌ی ACS Nano آورده شده است. آن‌ها پوست انعطاف‌پذیر و هوشمندی ساخته‌اند که نسبت به دما و نور خورشید واکنش نشان می‌دهد و حجم آن نیز تقریباً ثابت باقی می‌ماند.

«ییژیائو دونگ» به‌عنوان نویسنده‌ی اول مقاله، می‌گوید: «دیدن آفتاب‌پرست که رنگ پوست خود را عوض می‌کند الهام‌بخش این اختراع شده است. ما بر اساس مشاهداتی که در طبیعت داشته‌ایم، مفهوم جدیدی از پوست‌های هوشمند با رنگ متغیر را توسعه داده‌ایم.» پروفسور «خالد سالایتا» از بخش شیمی دانشگاه اموری، می‌گوید: «دانشمندان مدت‌های زیادی در تلاش برای ساختن پوست‌های هوشمند بوده‌اند، زیرا کاربردهای بالقوه‌ی فراوانی می‌توانند داشته باشند. کار ما در مراحل ابتدایی است، ولی ما توانسته‌ایم اصول مربوط به این رویکرد را تهیه کنیم تا دیگر محققین بتوانند در این زمینه کار کنند و پیشرفت‌های بیشتری حاصل کنند.»

علاوه بر آفتاب‌پرست، موجودات دیگری نیز وجود دارند که می‌توانند رنگ خود را عوض کنند. نوعی ماهی که رنگ آن در اعماق دریا با رنگ آن در زمانی که نزدیک سطح آب شنا می‌کند متفاوت است را می‌توان یکی از این موجودات به حساب آورد. تغییر رنگ این موجودات بر اساس رنگدانه‌ها نیست، بلکه به خاطر ذرات ریزی است که به کریستال‌های فوتونیک معروف هستند. این ذرات به خودی خود بی‌رنگ هستند، ولی فاصله‌ی بسیار دقیق بین آن‌ها فقط به طول‌موج‌های خاصی از نور اجازه‌ی عبور می‌دهد و بقیه‌ی طول‌موج‌ها را پس می‌زند. نورهای مرئی تولید شده نسبت به عواملی مانند شرایط نوردهی و تغییر فاصله‌ی بین ذرات حساس هستند و تغییر می‌کنند. بال‌های پروانه را می‌توان یکی از مثال‌های طبیعی برای کریستال‌های فوتونیک به حساب آورد. دونگ توضیح می‌دهد که اگر توت‌فرنگی را درون مخلوط کن خورد کنید، محصول تولیدی نیز همان رنگ را دارد؛ زیرا رنگ توت‌فرنگی بر اساس خود رنگ‌دانه‌ها ایجاد می‌شود، ولی اگر بال پروانه را خورد کنید یک پودر کم‌رنگ ایجاد می‌شود زیرا رنگ رنگین‌کمانی بال پروانه به خاطر ذرات رنگی نیست، بلکه به خاطر وجود کریستال‌های فوتونیک است.

دانشمندان برای ساختن پوست هوشمند، کریستال‌های فوتونیک را ساخته و آن‌ها را بر روی یک پلیمر آبی انعطاف‌پذیر و یا هیدروژل قرار داده‌اند تا بتوانند خصوصیات مورد نظر را به‌دست بیاورند. آن‌ها از آهن‌ربا برای بازآرایی الگوهای قرارگیری کریستال‌های فوتونیک که حاوی اکسید آهن هستند، استفاده کرده‌اند.