Блог компании ua-hosting.company Какой подарок эволюции стоит считать самым лучшим адаптационным инструментом? Кто-то скажет, что умение летать, кто-то посчитает наличие острых когтей и клыков более полезным, а кому-то всеядность куда важнее. Однако правильного ответа на этот вопрос нет, точнее все они по-своему верны для каждого отдельно взятого вида.

К примеру, для осьминогов одной из самых полезных способностей является мимикрия, т.е умение моментально менять свой облик. Это позволяет их охотиться, прятаться на виду от хищников или общаться со своими сородичами. Научный мир уже очень давно заворожен этим умением и долгие годы пытается его воссоздать в том или ином виде.

Ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) как раз создали технологию, которая имитирует мимикрию большого синекольчатого осьминога. Как именно они достигли успеха в своем начинании мы узнаем из доклада ученых.

Основа исследования

Многофункциональные платформы, которые могут адаптивно модулировать свой внешний вид, являются заманчивой технологией для применения в дисплеях, сигнализации, камуфляже, борьбе с подделками, зондировании, биомедицинской визуализации, энергосбережении и робототехнике. Такие технологически ценные платформы обычно демонстрируют динамические спектроскопические свойства, которые возникают в результате программирования составляющих их материалов на реагирование на определенные внешние стимулы (например, механические, электрические, магнитные, химические или тепловые воздействия).

В этом контексте разработка систем с настраиваемыми спектроскопическими и флуоресцентными свойствами, которые охватывают ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную (UV–Vis–NIR) области электромагнитного спектра, оказалась сложной задачей. На сегодняшний день исследовано относительно мало классов камуфляжных систем с потенциалом достижения таких желаемых возможностей, включая двухдиапазонные электрохромные устройства, метаматериалы/метаповерхности, электроактивные полимеры, реконфигурируемые фотонные гели и биомолекулярные пленки.

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последнее время, все эти системы последовательно боролись с многочисленными критическими недостатками, такими как сложные методы подготовки составляющих активных материалов, сложные и дорогие схемы производства в стерильных помещениях, трудность включения более чем одной настраиваемой спектроскопической возможности, отсутствие функциональности в нескольких спектральных диапазонах, требование единого типа стратегии срабатывания, медленное время переключения и отклика, ухудшение или непостоянная производительность при повторном срабатывании и/или невозможность автономного самовосстановления во время работы без вмешательства пользователя.

Другими словами, идей полно, но все они реализуются крайне сложно, дорого и ненадежно. Именно потому авторы рассматриваемого нами сегодня труда и начали свое исследование.

В области многофункциональных камуфляжных и сигнальных платформ одним хорошо известным классом активных веществ, которому уделяется сравнительно минимальное внимание, являются ацены, которые представляют собой органические полициклические ароматические углеводороды, состоящие из линейно конденсированных бензольных колец и содержащие один ароматический секстет.

Такое относительное отсутствие внимания удивительно, поскольку ацены обладают множеством полезных свойств, в том числе прямой синтетической доступностью, химически модульными π-конъюгированными основными структурами, способностью к периферическому замещению и функционализации, совместимостью с настольными методами изготовления и обработки, теоретически хорошими электронными характеристиками и спектроскопическими свойствами, реагирующими на стимулы.

Исторически более короткие ацены и гетероацены (например, пентацен и его варианты) играли ключевую роль в органической химии как модель полициклических ароматических углеводородов и органической оптоэлектронике в прототипах активных материалов для светоизлучающих материалов.

Совсем недавно значительные исследовательские усилия были затрачены на получение и описание более длинных аценов (и, в частности, нонаценовых производных) из-за их важности с точки зрения фундаментальной физической органической химии и их теоретически предсказанных превосходных свойств для оптоэлектронных приложений. Тем не менее, о синтезе классического нонацена или его вариантов в растворе сообщалось в нескольких исследованиях (всего 7), при этом эти соединения имели недостаточную стабильность в твердом состоянии в течение не более двух месяцев даже в инертных условиях. Следовательно, ранее изученные варианты нонацена не могли быть ни переработаны в тонкие пленки, ни использованы в традиционных схемах производства, и их полезность для применения в устройствах никогда не исследовалась, поэтому технологический потенциал этих молекул остается в значительной степени неизвестным.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые рассказывают о системах камуфляжа и сигнализации, которые используют в качестве активного материала разработанную ими нонаценоподобную молекулу с исключительной стабильностью и, таким образом, демонстрируют уникальное сочетание возможностей. Для концептуализации таких систем ученые изучили способности кожи осьминога Hapalochlaena lunulata (H. lunulata) к динамическому камуфляжу.