HONG KONG SAR – Media OutReach – Para peneliti di University of Hong Kong (HKU) merancang sistem pengubah warna lembut piksel yang inovatif yang disebut Morphable Concavity Array (MoCA).
Sistem perangkat lunak yang dapat merespons perubahan warna akibat rangsangan lingkungan seperti panas, kelembapan, dan pelarut selalu menjadi fokus penelitian dan pengembangan para ilmuwan untuk mewujudkan perangkat lunak cerdas, seperti kulit kamuflase untuk robot lembut dan sensor warna pada perangkat yang dapat dikenakan. Terdapat potensi pengembangan yang besar dalam aplikasi medis seperti perban obat yang berubah warna akibat infeksi.
Penelitian ini diawasi bersama oleh Profesor Anderson Ho Cheung Shum dari Departemen Teknik Mesin di HKU, dan Profesor Mingzhu Li dari Institut Kimia, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, serta dipimpin oleh Dr Yi Pan dari Departemen Teknik Mesin di HKU.
MoCA dikembangkan oleh para peneliti HKU adalah struktur seperti karet tipis (ketebalannya sekitar 3 rambut manusia) yang terdiri dari dua lapisan – lapisan atas adalah film aktuator elastomer kristal fotonik (PC-EA) dan lapisan bawahnya adalah susunan lubang – kisi-kisi dengan lubang bundar dengan jarak yang teratur.
Film PC-EA itu sendiri terdiri dari dua lapisan, lapisan elastomer (GPDMS) di bagian atas dan lapisan hidrogel (pNIPAM) di bagian bawah.
Jika etanol ditambahkan ke lapisan pNIPAM, lapisan ini akan membengkak, dan tegangan yang dihasilkan akan menarik lapisan GPDMS elastomer ke bawah ke dalam lubang pada susunan, menghasilkan bentuk cekung seperti piringan yang disebut cekung yang dapat berubah (morphable concavity, MoC) yang bertindak sebagai piksel. Setelah cekungan terbentuk, cahaya merah terhalang dan warna piksel yang terlihat berubah dari merah menjadi biru.
MoCA terinspirasi oleh struktur pada sayap kupu-kupu yang disebut cekungan mikro dua warna yang menghasilkan warna-warna cerah dan berpendar.
Rongga mikro dua warna adalah lubang-lubang kecil yang menghalangi panjang gelombang cahaya tertentu, menghasilkan dua warna yang berbeda, tergantung pada sudut cahaya dan perspektif pemirsa. Pada sayap kupu-kupu, lubang-lubang ini tersusun dalam struktur teratur yang dikenal sebagai kristal fotonik.
MoCA mereproduksi kristal fotonik sayap kupu-kupu, dan revolusioner sebagai contoh pertama sistem perubahan warna piksel yang mengandalkan struktur datar dan cekung untuk menghasilkan warna yang berbeda.
“Strategi perubahan warna MoCA dicapai dengan mengubah morfologi lokalnya, khususnya dengan mengontrol transisi antara keadaan ‘datar’ dan ‘cekung’. Hal ini membedakan MoCA dari sistem perubahan warna piksel lainnya,” kata Dr Pan.
Terobosan lainnya adalah perubahan warna dalam piksel dapat dimanipulasi secara individual, karena dalam MoCA, setiap piksel terhubung ke “sistem perpipaan” yang digunakan untuk menyalurkan etanol.
“Kami menggunakan teknologi mikrofluida multi-saluran untuk memasukkan dan menghilangkan pelarut guna memanipulasi MoCA. menawarkan pendekatan yang saling melengkapi dengan metode elektrokromik konvensional,” jelas Dr Pan.
MoCA dapat digunakan untuk penyamaran – misalnya penyamaran pada produk, seperti pakaian, pola, atau kode QR yang hanya dapat terlihat dalam kondisi tertentu. Tujuan jangka panjang tim HKU, bagaimanapun, adalah menggunakan prinsip-prinsip di balik MoCA – materi lunak dan mikrofluida, untuk membuat perangkat optik yang meniru, dan melampaui, kemampuan mata majemuk serangga.
Mata majemuk mengandung banyak struktur pemrosesan cahaya dan menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan mata non-majemuk, seperti bidang pandang yang lebih luas dan kemampuan untuk fokus pada banyak objek secara bersamaan.
Tujuan jangka panjang tim ini adalah menggunakan prinsip di balik MoCA untuk membangun perangkat optik yang meniru atau bahkan melampaui fungsi mata majemuk serangga. Di masa depan, strategi pikselasi yang dicapai dengan memanipulasi topografi permukaan ini akan digunakan dalam antarmuka hierarki dan antarmuka hierarki dalam bionik dan robot perangkat lunak.
Lensa kristal memiliki keunggulan tersendiri seperti kemampuan pemfokusan yang lebih besar, resolusi yang lebih tinggi, dan persepsi warna yang lebih baik.
“Perangkat optik dengan kombinasi mata majemuk dan lensa kristal, tidak hanya meniru alam, tetapi juga melampauinya,” kata profesor Shum.
Hasil penelitian ini dipublikasikan di Advanced Science sebagai “Pixelating Responsive Structural Color via a Bioinspired Morphable Concavity Array (MoCA) yang Terdiri dari Aktuator Elastomer Kristal Fotonik 2D.”
Pernyataan: Penggunaan materi dari makalah ini (Yi Pan, Chang Li, Xiaoyu Hou, Zhenyu Yang, Mingzhu Li, Ho Cheung Shum. Pixelating Warna Struktural Responsif melalui Morphable Concavity Array (MoCA) yang Terinspirasi Bioinspired yang Terdiri dari Aktuator Elastomer Kristal Fotonik 2D. Advanced Science, 2023, 10, 2300347.) mengikuti ketentuan lisensi CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) dan semua materi digunakan tanpa perubahan.
Silahkan unduh makalah di: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300347
Recent Comments