Daugelį metų technologijos bandė iš gamtos išmokti vieną sudėtingą „triuką“: kaip padaryti, kad paviršius būtų ne pasyvi danga, o gyvas, kintantis ir į aplinką reaguojantis sluoksnis. Aštuonkojai bei sepijos per kelias akimirkas geba ne tik pakeisti spalvą, bet ir odos tekstūrą, todėl ima atrodyti ne kaip atskiras objektas, o kaip aplinkos dalis.
Dabar Stanfordo universiteto inžinieriai pristatė medžiagą, judančią būtent šia kryptimi: ji gali keisti ir spalvą, ir paviršiaus topografiją, o pokyčiai vyksta mažesniu masteliu nei žmogaus plauko storis.
Tai dar nėra „nematomumo apsiaustas“ ir ne paruoštas masinei prekybai ateities įrenginys. Tačiau šis sprendimas svarbus kaip įrodymas, kad galima sujungti minkštą polimerą, itin tikslius raštus, formuojamus elektronų pluoštu, ir kontroliuojamą medžiagos brinkimą taip, kad paviršius tiesiogine prasme pradėtų transformuotis. Kai plėvelė sausa, ji atrodo įprastai ir išlieka lygi. Patekus vandeniui, tam tikrose vietose ji išbrinksta, susiraukšlėja, iškyla ar įdumba ir ima kitaip atspindėti šviesą.
Esminė idėja čia ne vien estetinė – ne šiaip „gražiai keičianti spalvą“ plėvelė. Medžiagą galima programuoti mikro- ir nanostruktūros lygmeniu, kad aktyvavus ji atskleistų raštus, blizgesį, matinį efektą, reljefą ar net labai konkrečius erdvinius vaizdus. Tai mažiau primena dažus ar ekraną, o labiau – naujo tipo paviršių, kuris pats tampa dinamiška informacijos forma.
Vanduo, elektronai ir netikėtas atradimas
Medžiagos veikimo principas stebėtinai elegantiškas. Tyrėjai panaudojo į vandenį reaguojantį polimerą ir elektronų pluošto litografiją – metodą, gerai žinomą mikroelektronikos srityje. Elektronų pluoštas lokaliai pakeičia plėvelės savybes, todėl vienos zonos vandenį sugeria ir brinksta kitaip nei kitos. Kai brinkimas tampa netolygus, atsiranda reljefas: įdubos, iškilimai ir bangelės. Kitaip tariant, paviršius tarsi „išsiskaptuoja“ pats, bet tiksliai ten, kur jis iš anksto buvo „užprogramuotas“.
Kaip neretai nutinka geruose tyrimuose, svarbiausia užuomina atsirado ne iš anksto suplanuotame „nušvitimo“ momente. Komanda pastebėjo, kad mėginiai, anksčiau stebėti elektroniniu mikroskopu, vėliau elgiasi kitaip nei likusi medžiagos dalis. Šis, iš pirmo žvilgsnio, šalutinis efektas ir atvėrė kelią idėjai, kaip labai tiksliai valdyti paviršiaus topografiją.
Procesas yra grįžtamas. Panaudojus tinkamą alkoholio pobūdžio tirpiklį, vanduo pašalinamas, o plėvelė sugrįžta į pradinę – lygią – būseną. Tai svarbu, nes be grįžtamumo sprendimas būtų labiau vienkartinis efektas nei praktiška platforma. Šiuo atveju kalbama apie paviršių, galintį pereiti tarp skirtingų būsenų, o ne visam laikui „įšalti“ viename vaizde.
Spalva čia atsiranda ne iš dažų, o iš struktūros
Šios medžiagos spalva kyla ne iš pigmentų tradicine prasme. Tyrėjai polimerą iš abiejų pusių padengė plonais metalo sluoksniais ir taip suformavo Fabry–Pérot tipo rezonatorius, kurie „atsirenka“ tam tikro ilgio šviesos bangas. Plėvelei brinkstant ar traukiantis, kinta jos storis ir šviesos interferencija, todėl keičiasi ir matoma spalva.
Toks sprendimas leidžia ne tik keisti atspalvį, bet ir transformuoti patį paviršiaus charakterį: vienu metu jis gali būti blizgesnis, kitu – matinis; kartais optiškai lygesnis, kartais ryškiau faktūruotas. Tai ypač įdomu, nes šiuolaikiniai ekranai puikiai atkuria spalvas, tačiau daug prasčiau perteikia fizinį paviršiaus „pojūtį“. Šiuo atveju tekstūra ir spalva ima veikti kartu – panašiai kaip gamtoje veikia galvakojų oda.
Tyrėjų komanda pademonstravo, kad šiuo metodu galima sukurti ne tik abstrakčius raštus. Pavyzdžiui, buvo suformuota miniatiūrinė reljefo kompozicija, kuri lygiame paviršiuje iš pradžių nematoma, o išryškėja tik aktyvavus vandeniu. Tai rodo, kad kalbama ne vien apie spalvinį efektą, o apie perėjimą nuo lygios plėvelės prie realios mikroreljefo struktūros.
