尺取り虫のように動く「結晶」、柔らかいロボットの材料へ期待

公開 2018年02月08日 14時08分

更新 2024年04月02日 12時22分

[ITmedia]

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　過熱・冷却すると、尺取り虫のように動いて移動する結晶がある――そんな研究結果が、2月7日に発表された。発見したのは、早稲田大学ナノ・ライフ創新研究機構や東京工業大学理学院、日本学術振興会特別研究員らの研究グループなど。この研究成果は、2月7日付の英国Nature Publishing Groupのオープンアクセス科学雑誌「Nature Communications」に掲載された。

　研究に用いられた結晶は「キラルアゾベンゼン結晶」というもので、結晶に光を当てるとねじれ曲がることや加熱・冷却を繰り返しても結晶が壊れないことは既に報告されているが、板状結晶の厚みを左右で変えることで「尺取り虫のように移動する」ことが研究により発見された。同研究チームはこのような動きをする結晶を「ロボット結晶」と呼ぶ。

　動きの原理はこうだ。熱伝導によって結晶が下から暖まると、下部の結晶構造が変化して長さが少し縮み、まだ変化していない上部は元の長さのままなので屈曲が生じる。そのため、加熱と冷却を繰り返すと結晶は屈曲を繰り返し、尺取り虫のように移動する。速度は秒速0.0008ミリ。

尺取り虫のように移動する

　薄い板状結晶は、加熱あるいは冷却を1度行うと転がりながら移動。これは、結晶が曲がったときにバランスを保てず、傾いて倒れ込むためだという。速度は秒速15ミリ。これらの動きは、結晶の外形が非対称であることから発生するそうだ。

転がる

　ロボット結晶は、物質輸送などを担うマイクロロボットとしての実用の他、ソフトロボットの材料としての可能性も。現在のロボットは、金属部品の組み合わせでできていることが多く、硬くて重いことが課題になることもあるが、ロボット結晶は自立移動ができ、軽くしなやかで耐久性もあることから、期待が寄せられる。

　今後は、ソフトロボットへの実用化に向けて、結晶の移動方向や速度を精密に制御できるようにすることが課題。また、今よりも低い温度で相転移するよう、開発を進めたいとしている。

（太田智美）

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この記事の著者

太田智美

小学3年生より国立音楽大学附属小学校に編入し、小・中・高とピアノを専攻。大学では音楽学と音楽教育（教員免許取得）を専攻し卒業する。その後、慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科に入学。人と人とのコミュニケーションで発生するイベントに対して偶然性の音楽を生成するアルゴリズム「おところりん」を生み出し、「おところりん：ソーシャルネットワークにおける偶然性を用いた音楽生成（Otocororin: a chance music for social network systems） (http://koara.lib.keio.ac.jp/xoonips/modules/xoonips/download.php/KO40001001-00002010-0075.pdf?file_id=44931) 」を修士論文として提出。同研究は、情報処理学会第12回「Internet and Operation Technology（IOT）」研究会において学生奨励賞を受賞。同大学院を修了後、2011年にアイティメディア株式会社に入社。営業配属を経て、2012年より＠IT統括部に所属し、技術者コミュニティ支援やイベント運営、記事執筆などに携わる。2014年4月から2016年3月までねとらぼ編集部に所属。2016年4月よりITmedia ニュースに配属される。これまでの代表作は「世の中やっぱり金でした　71万円の大金を積んで誰よりも早く『iPhone 6 Plus』の使い勝手を検証してみた (http://nlab.itmedia.co.jp/nl/articles/1409/10/news139.html) 」「スケスケでまるみえじゃないですか！　人によっては透明に見えるドレスを作ってみた (http://nlab.itmedia.co.jp/nl/articles/1502/27/news152.html) 」「あの日、Twitterのくじらが出なかったもう1つの理由 (http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1401/08/news082.html) 」「ゆとり世代が問う『好きなことをやって何が悪い！』（シリーズ） (http://www.itmedia.co.jp/keywords/yutori_generation.html) 」「はじめてのAI（連載） (http://www.itmedia.co.jp/news/series/5264/) 」など。 Twitter：＠tb_bot (https://twitter.com/tb_bot)