Новости химической науки > Кальмары помогают разработать новый камуфляж

Используя белок из меняющих цвет кальмаров, американские ученые создали покрытие, которое отражает ИК-излучение и позволяет предметам имитировать инфракрасную сигнатуру их окружения. Разработчики покрытия говорят, что их изобретение могло бы использоваться для создания камуфляжа, который мог бы сделать людей и технику невидимыми для инфракрасных камер.

Обычный видимый камуфляж может помочь носителю одежды слиться с окружающим пейзажем. Однако от инфракрасных сенсоров спрятаться сложно. Алон Городецкий (Alon Gorodetsky) из Калифорнийского университета в городе Ирвайн, возглавляющий исследование, говорит, что его группа пытается разработать нечто, что по сути можно было бы использовать как перенастраиваемую отражающую инфракрасные лучи краску, позволяющую замаскироваться. На самом деле существует не так много материалов, которые могут мгновенно изменяться, при этом будучи недорогими, биоразлагаемыми и нетоксичными.

Пары кислоты заставляют набухать отражающий слой, увеличивая его способность отражать инфракрасное излучение. (Рисунок из Adv. Mater., 2013, DOI: 10.1002/adma.201301472)

Для развития своей идеи исследователи обратились к некоторым наиболее выдающимся представителям природы по камуфляжу – головоногим. Кальмары, например, приспособили клетки кожи так, что они могут отражать как видимый свет, так и инфракрасные лучи. Эти клетки имеют высокоскладчатые мембраны, которые образуют пальцеобразные пластинки, содержащие белок рефлектин (reflectin), который имеет высокий показатель преломления. Слои межклеточного пространства между пластинками имеют низкий показатель преломления, так что в комбинации эти структуры ведут себя как брэгговский отражатель. Такие слоистые структуры дают сильные цвета и кальмары используют мышечные сокращения, чтобы изменить расстояние между этими слоями для быстрого изменения цвета.

Исследователи использовали тонкие пленки рефлектина для создания имитации кожи кальмаров. «Кожу» создавали с помощью нанесения белка на слой оксида графена, который сам по себе был нанесен на стекло или подложку из диоксида кремния. Оксид графена действует как темные пигменты, обнаруженные под содержащими рефлектин слоями кожи кальмара, в задачу которых входит выступать в качестве постоянного контраста для изменяющих цвет клеток. Затем ученые изучили, как различные вещества могут химически видоизменяться, «настраивать» структуру пленок и отражающие свойства.

Городецкий объясняет, что можно сделать так, чтобы пленки такого типа набухли, и заставить их поменять свою окраску. Он совместно со своей исследовательской группой провел скрининг различных воздействий, чтобы увидеть до какой степени можно изменять окраску нового материала по всему видимому и инфракрасному спектру.

Исследователи обнаружили, что пленка под воздействием паров уксусной кислоты достаточно хорошо набухает, чтобы отражать инфракрасное излучение, позволяя маскировать объект от наблюдения инфракрасной камерой. Эта технология еще находится в начале своего пути, но Городецкий считает, что уже на данном этапе она демонстрирует качества камуфляжного покрытия нового поколения. Покрытие охватывает диапазон, который, как правило, можно было бы использовать для инфракрасных камер наблюдения, что и было продемонстрировано при испытаниях.

Городецкий добавляет, что следующей задачей является обнаружение более дружелюбного по отношению к пользователю запускающего механизма. Не будет необходимости в использовании уксусной кислоты, достаточно эффективным будет опрыскивание нового камуфляжа концентрированным раствором столового уксуса. Городецкий отмечает, что конечно же хотелось бы найти другое воздействие, возможно что-нибудь механическое или электрическое для того, чтобы вызвать такое же изменение в окраске.

Источник: Adv. Mater., 2013, DOI: 10.1002/adma.201301472

метки статьи: #биохимия, #новые материалы, #физическая химия, #химия поверхности, #химия полимеров