En ny film gjord av guld nanopartiklar ändrar färg som svar på alla typer av rörelser. Dess oöverträffade egenskaper kan tillåta robotar att efterlikna kameleonter och bläckfiskar – bland andra futuristiska tillämpningar.

Till skillnad från andra material som försöker efterlikna naturens färgväxlare, den här kan reagera på alla typer av rörelser, som att böja eller vrida. Robotar belagda i den kan komma in i utrymmen som kan vara farliga eller omöjliga för människor, och erbjuda information bara baserat på hur de ser ut.

Till exempel, en kamouflerad robot kunde komma in i svåråtkomliga undervattensskrevor. Om roboten ändrar färg, biologer kan lära sig om påfrestningarna för djur som lever i dessa miljöer.

Även om vissa andra färgskiftande material också kan svara på rörelse, denna kan skrivas ut och programmeras för att visa olika, komplexa mönster som är svåra att replikera. UC Riverside-forskarna som skapade detta nanomaterial dokumenterade sin process i en Naturkommunikation tidning som publicerades den senaste veckan.

Nanomaterial är helt enkelt material som har reducerats till en extremt liten skala - tiotals nanometer i bredd och längd, eller, ungefär lika stor som ett virus. När material som silver eller guld blir mindre, deras färger kommer att ändras beroende på deras storlek, form, och riktningen de vänder mot.

"I vårat fall, vi reducerade guld till nanostora stavar. Vi visste att om vi kunde få stavarna att peka i en viss riktning, vi kunde kontrollera deras färg, " sa kemiprofessor Yadong Yin. "På ett sätt, de kan se röda ut. Flytta dem 45 grader, och de ändras till grönt."

Problemet som forskargruppen stod inför var hur man kan ta miljontals guld nanorods flytande i en flytande lösning och få dem alla att peka i samma riktning för att visa en enhetlig färg.

Deras lösning var att smälta samman mindre magnetiska nanorods på de större guld. De två stängerna av olika storlek var inkapslade i en polymersköld, så att de skulle förbli sida vid sida. På det sättet, orienteringen av båda stavarna kan styras av magneter.

"Precis som om du håller en magnet över en hög med nålar, de pekar alla åt samma håll. Det är så vi kontrollerar färgen, " sa Yin.

När nanoroderna har torkats till en tunn film, deras orientering är fixerad på plats och de reagerar inte längre på magneter. "Men, om filmen är flexibel, du kan böja och rotera den, och kommer fortfarande att se olika färger när orienteringen ändras, " sa Yin.

Andra material, som fjärilsvingar, är glänsande och färgglada i vissa vinklar, och kan även ändra färg när den ses i andra vinklar. Dock, dessa material är beroende av exakt ordnade mikrostrukturer, som är svåra och dyra att tillverka för stora ytor. Men den här nya filmen kan göras för att belägga ytan på alla storlekar av föremål lika enkelt som att applicera sprayfärg på ett hus.

Även om futuristiska robotar är en ultimat tillämpning av denna film, den kan användas på många andra sätt. UC Riverside kemist Zhiwei Li, den första författaren på denna tidning, förklarade att filmen kan ingå i checkar eller kontanter som en autentiseringsfunktion. Under normal belysning, filmen är grå, men när du tar på dig solglasögon och tittar på det genom polariserade linser, utarbetade mönster kan ses. Dessutom, filmens färgkontrast kan ändras dramatiskt om du vrider filmen.

Ansökningarna, faktiskt, begränsas bara av fantasin. "Konstnärer kan använda den här tekniken för att skapa fascinerande målningar som är väldigt olika beroende på vinkeln från vilken de ses, " Sa Li. "Det skulle vara underbart att se hur vetenskapen i vårt arbete kan kombineras med konstens skönhet."