ロボットの腕を藻が動かす？オランダのデルフト工科大が光で曲がるゲルを発表

近いわ。水をたっぷり含んで、やわらかいのに形が保てる物質よ。
水が増えるとふくらみ、減ると縮むの。

1枚ならそうね。でも、ふくらみ方が違う2枚を貼ると、ふくらむ側が外側になって全体が反るのよ。

金属を2枚貼ったバイメタルも、伸び方の差で曲がるわ。
ただし、あれは熱が原因で、仕組みは別よ。

このゲルは、長さ20mm、幅5mm、厚さ1mmの帯よ。
2枚のうち片方だけが、酸性かアルカリ性かに反応するの。

酸性かアルカリ性かの度合いを動かすのが、藻なの。

ゲルの表面で育っているの。淡水にすむ、緑色の藻よ。

光が当たると、光合成を始めるの。光とCO2から糖を作る働きよ。

同時に、窒素を取り込んで細胞の部品も作るの。
この2つの流れで、ゲルの中のpHが上がるわ。

pHは酸性かアルカリ性かを表す数字で、7が中性、大きいほどアルカリ性に寄るの。

ゲルを赤外線で調べて、pHごとの特徴と見比べたの。
光で曲がったときはpH10〜11、暗い間はpH7〜8に合ったわ。まわりの液のpHはあまり変わらず、ゲルの中だけが大きく変わったの。

2枚のうち、pHに反応する層は、pHが高いほど水を取り込んでふくらむの。

ゲルは、細い鎖が網のように絡み合ってできているの。
ふくらむ層の鎖は、高いpHでマイナスの電気を帯びて反発し合うの。網の目が広がって、水が入りこむのよ。

もう一方の層の鎖は、高いpHでも電気を帯びないままなの。

図で100%を切っているのは、作った直後より軽くなり、大きく縮んだ状態よ。
pH9だと2つが近くて、帯はほぼまっすぐなの。それより高いと、ふくらむ層が外側になって、もう一方の層のほうへ曲がるわ。

光合成が止まって、呼吸だけになるの。
呼吸でCO2が出ると、水に溶けて酸性に寄り、ゲルの中のpHが下がるわ。すると、その層が縮んで、帯は元の方向へ戻るのよ。

論文は確かめていて、生きた藻が動かしていると結論しているわ。
藻のいないゲルは、光を当てても動かなかったし、藻を60℃のお湯に1時間つけて働けなくしても動かなかったの。

pHを8に保つ液を入れると、光を当てても動かなくなったの。
pHの変化をおさえると止まるから、動かしているのはpHの変化だとわかるわ。遺伝子を組み換えていない藻の、自然な光合成と呼吸の働きで動くのよ。

動き出しは速いの。暗くすると約10秒、光を当てると約20秒で曲がり始めるわ。

そこがそうでもないの。曲がり切るまでには何時間もかかるのよ。
3時間の光と15時間の暗闇を1周期にすると、まっすぐを挟んで両側へ、あわせて約300度ゆれ動いたわ。

10分だけ光を当てた実験では、約33度しか曲がらなかったの。

力は、光を当て続けて15時間以内に、最大で約0.8ミリニュートンになったわ。
1ニュートンの1,000分の1ほどの力よ。

それでも、ものをつかむことはできたの。
4本指の形のものは、18.4ミリグラムの中が空洞の金属の球を持ち上げたわ。

60日続けて動かした後も、光で曲がる動きが残っていたの。

発表元は、ブラインドや農業の装置に組みこむ例を挙げているわ。
教授は「特定の用途から始めたわけではない」と話し、まだ基本の動きを示した段階よ。