Jaapani teadlased on loonud materjali, mis suudab ise oma kuju muuta, justkui oleks see elus. See võib muutuda õhukesest niidist lamedaks pinnaks ning seejärel kasvada väikeseks kolmemõõtmeliseks struktuuriks. Kõike seda saab juhtida üksnes valguse tugevust muutes.
Valgusele reageeriv nutikas süsteem
Kuigi see kõlab ulmeliselt, on teadlastel õnnestunud luua süsteem, mis reageerib valgustusele ja kohandub saadava energiaga. Materjal suudab naasta oma varasemasse olekusse, justkui oleks tal mälu, sarnaselt elusorganismile. Tegemist on esimese sellise lahendusega, mis pole küll elus, kuid käitub elusloodust meenutaval viisil.
Projekt sündis lihtsast küsimusest: kuidas luua materjale, mis suudaksid iseseisvalt keskkonnaga kohaneda ega vajaks pidevat lisajõudu? Jaapani teadlaste meeskond näitas, et see on võimalik. Nende tööd tutvustati ajakirjas Chem, ning seda peetakse oluliseks sammuks täiesti uue materjaliteaduse suunas.
Materjal, mis muudab ise oma kuju
See materjal on loodud kahest erilisest molekulist. Üks molekul reageerib valgusele ja toimib lülitina, teine aitab materjalil säilitada eri kujusid. Nende koostoime tulemusel saab süsteem end ümber korraldada sõltuvalt sellest, kui palju valgust ta parasjagu neelab.
Tavalistes tingimustes moodustab materjal õhukese, spiraalikujulise niidi. Mõne aja pärast sirgub see niit iseenesest ja muutub lamedaks kihiks. See on algolek, millest alates hakkavad toimuma kõige huvitavamad muutused.
Võime naasta eelmisesse olekusse
Kui lame kiht valgustada tugeva ultraviolettvalgusega, naaseb materjal oma algsesse, niiditaolisse vormi. Teadlased jälgisid seda protsessi ülikiire mikroskoobiga, et näha muutusi reaalajas. Valgus nõrgendab materjali sisemisi seoseid ja paneb selle uuesti spiraaliks keerduma.
Oluline on, et muutus toimub ainult neis piirkondades, kuhu valgus otseselt langeb. Esmakordselt on suudetud materjali kuju nii täpselt vaid valgust kasutades juhtida. Nii kõrget kontrollitaset polnud varem saavutatud.
Liikumine kolmandasse mõõtmesse
Kui materjali valgustada aga nõrga ultraviolettvalgusega, ei keerduta see tagasi niidiks. Selle asemel lagunevad väiksemad osakesed, suuremad aga hakkavad ülespoole kerkima ja moodustavad väikesi kristalle. See meenutab loomulikku kasvuprotsessi, kuid siin juhib seda valgus.
Selline käitumine võimaldab materjalil minna üle lamedalt pinnalt kolmemõõtmelisele struktuurile. Seda üleminekut saab vajaduse korral peatada, tagasi pöörata või hoopis võimendada. See avab suuri võimalusi tuleviku tehnoloogiate jaoks.
Mida see tähendab tulevikule?
Uurimuse autorite sõnul võivad sellised materjalid saada aluseks uue põlvkonna robotitele, nutikatele katetele ja isekohanduvatele meditsiinisüsteemidele. Need võiksid ise muuta oma jäikust, suunda või kuju sõltuvalt ümbritsevatest tingimustest. Veel hiljuti tundus selline idee pelgalt teooriana.
Järgmine samm on anda materjalile veelgi rohkem funktsioone. Näiteks võiks see hakata vabastama toimeaineid alles siis, kui valgus muutub nõrgemaks või hoopis kõveneda eredas valguses. See tähendaks täiesti uue, iseseisvalt toimivate materjalide põlvkonna sündi.
