دانشمندان نمونه‌ای مصنوعی از سلول‌‌های طبیعی اختاپوس و ماهی مرکب ساخته‌‌اند که به این جانوران دریایی امکان می‌دهد تا خود را به رنگ‌ها و الگوهای محیط اطراف تطبیق دهند و در یک چشم برهم زدن نامرئی شوند.

پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا بر این باورند که این کار ممکن است به کاربردهای نوین استتار در روباتیک، معماری، و عرصه‌های دیگری از جمله رمزنگاری و اپتیک (نورشناسی) منجر شود.

به گفته پژوهشگران، کروماتوفورها (سلول‌های رنگدانه‌ای)، سلول‌های ویژه‌ای در هشت‌پاها و ماهی‌های مرکب هستند که می‌توانند صفحات بازتاب دهنده داخلی را در پاسخ به محرک‌های خارجی باز کنند و ببندند. این کار به این جانوران نرم‌تن امکان می‌دهد ظاهر خود را در محیط پنهان کنند یا نشانه‌های تهاجم و حمله یا آمادگی برای جفت‌گیری را از خود نشان دهند.

مهندسان در پژوهش جدید خود، که گزارشش در مجله «نیچر متریالز» (Nature Materials) منتشر شده است، از غشاهای نازک و انعطاف‌پذیر- ساخته شده از شبکه پلیمری بلورهای مایع- برای ساختن سلول‌های رنگدانه‌ای مصنوعی استفاده کرده‌اند که هر زمان که بخواهند می‌توانند رنگ‌ها را فوری از فروسرخ نزدیک به [طیف] نور مرئی، به ماورای بنفش تغییر دهند.

این گزارش اشاره می‌کند که غشاها روی حفره‌های کوچکی بر روی یک شبکه واقع شده‌اند، که هر کدام را می‌توان با فشاری مشخص، متورم کرد. در نتیجه باد شدن حفره، غشا کشیده می‌شود و ضخامت آن کاهش می‌یابد، و رنگ ظاهری آن تغییر می‌‌کند.

در حالی که تغییر از قرمز به آبی در موادی [با قابلیت] تغییر رنگ با سازوکارهای مشابه، مستلزم ۷۵ درصد تغییر شکل بوده است، این غشاهای جدید به فشاری برابر با یک لمس ملایم نیاز دارند تا رنگ‌های خود را به هر چیزی در طیف مرئی تغییر دهند.

به گفته دانشمندان، امکان استفاده از طراحی‌های پیشین دارای این سازوکار برای نصب و جاگذاری [در سازه‌هایی] با ابعاد ثابت، مانند صفحه نمایش یا پنجره، وجود نداشت. اما از آنجا که کروماتوفورها (سلول‌های رنگدانه‌ای) مصنوعی به کمتر از ۲۰ درصد تغییر شکل نیاز دارند، دانشمندان بر این باورند که می‌توان آن‌ها را مانند پیکسل در یک صفحه نمایش ال‌سی‌دی (LCD) چید.

شو یانگ، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «ما با بررسی این که برخی از حیوانات چگونه رنگ ساختاری خود را تغییر می‌دهند، متوجه شدیم که آن‌ها سلول‌های کشسان دارند که مانند پیکسل‌های صفحه نمایش عمل می‌کنند و ما بالقوه می‌توانیم رویکرد مشابهی را به کار گیریم.»

دانشمندان می‌گویند که این فناوری مبتنی بر پدیده‌ای است که به بال‌های پروانه و پرهای طاووس، در مقایسه با رنگدانه‌ها یا آنچه رنگ‌ها بر اساس رنگ‌مایه ایجاد می‌کنند، ترکیب رنگ [یا به‌اصطلاح نمایش رنگین کمانی] شفاف‌تری می‌دهد.

در این مطالعه، پدیده رنگ ساختاری، که در اثر برهم‌کنش با ویژگی‌های میکروسکوپی یک سطح رخ می‌دهد، با بهره‌گیری از بلورهای مایع بازآفرینی می‌شود.

با انبساط و بزرگ شدن حفره در صفحه نمایش، غشای آن کشیده می‌شود. این فرایند، تراکم بلور مایع درون غشا را کاهش و طول موج نوری را که به بیننده بازتاب داده می‌شود، تغییر می‌دهد.

مهندسان با ثبت فشار معین مورد نیاز برای رسیدن هر یک از سلول‌های رنگدانه‌ای مصنوعی به رنگ دلخواه، می‌توانند آن‌ها را مانند پیکسل‌های یک صفحه نمایش تنظیم و برنامه‌ریزی کنند.

کیم سو-اِم، یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «من می‌خواستم رنگ‌های قرمز، سبز، و آبی را در جریان یک فرایند ساده به طور هم‌زمان تولید کنم. از این رو، حفره‌هایی با پهنای متفاوت را به یک کانال هوا متصل کردم. این به معنای آن است که میزان تغییر شکل و تغییر رنگ از یک پیکسل به پیکسل دیگر، به‌رغم این که فشار یکسانی متحمل می‌شود، متفاوت است، و این پیچیدگی کلی دستگاه را کاهش می‌دهد.»

نمونه اولیه‌ای که محققان ساخته‌اند می‌تواند الگوهای شطرنجی هفت در پنج تولید کند، که خود را با سایه و بافت سطح اطراف همانند می‌کنند. 

دانشمندان قصد دارند صفحه نمایش‌های سه بعدی و همچنین پنجره‌های «هوشمندی» عرضه کنند که با تغییر رنگ به دمای محیط پاسخ می‌دهند.

محققان می‌نویسند: «این مواد نرم ممکن است در عرصه‌های متفاوتی، از جمله در رمزنگاری، اپتیک سازگار، و روباتیک نرم کاربرد پیدا کنند.»