紫外線を使用して、熱膨張係数が大きいために選択された特定のタイプの 2,4-ジニトロアニソール結晶を曲げることに着手しました。 選択された UV 波長は、材料の吸収ピークと一致するため、加熱されます。
綿密な観察により、UV が突然オン (またはオフ) になったときの複雑な動きが明らかになりました。これは、1.2 ミリ秒にわたって 100° の曲がりへの指数関数的な上昇 (または下降) であることが判明しました。水晶の 0.05Hz の機械的共振周波数。
早稲田大学の科学者である小島秀子氏は、「光熱効果によって引き起こされる高速で小さな自然振動を偶然発見しました。 「さらに、固有振動を光熱共鳴させることで、高速かつ大きな屈曲を実現しました」。
次に、チームは、共鳴周波数で UV をパルス化することにより、より多くの動きを得るためにこの素早い単収縮の発見を利用しました。 画像左、拡張された6Hzの刺激を備えた長さ0.15mmの厚さ390mmのクリスタル。
詳細な数学的モデリングにより、これは純粋に熱効果であり、他の材料にも広く適用可能であり、光エネルギーを機械エネルギーに変換するのに効率的であることが明らかになりました。
「私たちの調査結果は、どのような光吸収結晶も、共振した自然振動を通じて高速で多用途の作動を示すことができることを示しています」と Koshima 氏は述べています。 「これにより、光熱結晶のアプリケーションへの扉が開かれ、最終的には高速作動機能を備えた現実のソフトロボットにつながる可能性があります。」
この研究は、Nature Communications に掲載された「多用途で高速な結晶作動のための光熱誘導自然振動」に記載されています。
論文の全文は無料で読むことができ、数学が測定値とどれほど正確に一致しているかを確認するだけでも一見の価値があります。