カメレオンの色が変わる皮膚、ホタテの「望遠鏡のような」目、彼の研究は目に見えない分子ですが、自然の秘密を利用して魔法の楽器を開発することができます

·この号の発行者:

タオ・カイ氏は、浙江大学機械工学部の研究者であり、浙江大学杭州国際科学技術イノベーションセンター未来科学研究所バイオ有機自己組織化実験室の所長、および浙江-イスラエル自己組織化機能材料共同実験室の副所長です。

·この号に掲載された結果:

バイオ有機材料用物理蒸着システム

今年は第7回未来生命フェスティバルであり、この舞台で科学技術の成果を発表し、技術の新しさと科学の素晴らしさを大衆と共有するのも6回目です。本号の発行人であるタオ・カイ氏は、浙江大学機械工学学院および杭州国際科学技術イノベーションセンターの研究員であり、分子製造研究分野を専門としています。

自然から分子の秘密を捉える

ほとんどの人にとって、「分子製造」という言葉はまだあまり馴染みがありません。 「分子製造」とはいったい何でしょうか?シェアリングの冒頭で、タオ・カイはまず私たちがよく知っている2匹の動物の例を挙げました。

カメレオンは環境の変化に応じて皮膚の色を変えることができることは誰もが知っていますが、なぜカメレオンは色を変えることができるのでしょうか?これは実際には、カメレオンがグアニン自己組織化結晶を使用しており、これがフォトニック結晶構造を形成するように配列され、それによって皮膚の色が変化しているためです。テーブルには美味しいホタテも載っています。生きているホタテを観察したことはありますか？実はホタテには200個以上の目があり、その構造は非常に複雑です。動物界における「天体望遠鏡」とも言えるでしょう。新世代のウェッブ宇宙望遠鏡は、これらの小さなホタテ貝の目からインスピレーションを得ています。その秘密は、ホタテガイが自己組織化アレイ構造を使用して、目で高い視距離を実現していることです。

「自然界のこれらの生物は、私たちの目には見えない小さな分子を使って配列構造に自己集合し、最終的にこれらの驚くべき特性を発揮します。」タオ・カイ氏は、分子製造とは分子の設計から始まり、特定の形態と特性を持つ材料や構造を準備し、それらを使用して必要な機能デバイスを設計および製造することであると皆に紹介しました。

科学の進歩は機器の発展と切り離せない

職人が仕事を上手にやりたければ、まず道具を研がなければなりません。早くも『荘子・天地』には「機械のあるところには必ず機械的なものもあると師から聞いた」という道具に関する記述があります。人間の産業の発展は機械製造の発展を伴っていると言えます。現在、機械製造は、従来の大規模でエネルギー消費量が多く、精度が低く、マクロ的な製造方法から、洗練された低消費量（全原子/分子）、高精度でミクロな製造モードへと発展しています。

しかし、分子製造に関する現在の科学的研究はすべて、依然として主に自己組織化レベルにあります。タオ・カイ氏は、浙江省・イスラエル自己組織化機能材料共同研究所の副所長も務めています。彼は、イスラエルの研究所が構築した第一世代の機器は、もはや多層で複雑なアレイアーキテクチャのニーズを満たすことができないと皆に語った。そのため、Future Life Festivalでも発表された最新の研究成果は、バイオ有機材料の物理蒸着システムです。

物理蒸着法（PVD）は少し複雑に聞こえますが、実際には20世紀初頭に初めて使用されました。近年急速に発展し、幅広い応用が期待される新技術となっています。現在、物理蒸着法は、金属、セラミック、ポリマーなどの基板上に薄膜やコーティングを生成するためにますます使用されるようになり、自動車、防衛、医療などの分野で使用されています。しかし、従来の物理蒸着技術は非生物学的に活性なシステムにのみ適用可能であり、生物学的有機システムには無力です。

バイオ有機材料の物理蒸着技術の開発は、分子製造に新たな可能性をもたらしました。この技術を使用してバイオ有機アレイを作成することにより、科学者はバイオニック製造において自然を模倣し、より高性能な機能デバイスを開発することができます。これは科学技術の進歩を促進するだけでなく、人類社会にさらに便利でインテリジェントかつ持続可能なライフスタイルをもたらすでしょう。

発表の最後に、タオ・カイ氏はノーベル賞を例に挙げ、1901年に第1回ノーベル賞が授与されて以来、レントゲンの「X線の発見と研究」に始まり、機器や装置に対して23以上の賞が授与され、先進的な機器の使用に対して25以上の賞が授与されたと述べた。

この号のテーマのように、何かをうまくやりたいなら、まず道具を研がなければなりません。より環境に優しく、よりクリーンなバイオ有機材料用物理蒸着システムの出現により、将来的にはより大きなイノベーションの余地が生まれると信じています。科学研究者の努力の結晶であるこれらの先進的な装置は、私たちに希望と驚きに満ちた新しい時代を切り開くでしょう。

Metropolis Express・Chengshi Interactive 記者 Weng Danni 氏と Han Xiaojuan 氏