透明マントはレーダーを欺くことができる。

中国の研究者チームが、ヤモリ、ガラスガエル、フトアゴヒゲトカゲの特性を組み合わせた、姿を隠せる素材を開発した。

グラスフロッグは、この研究のきっかけとなった3種のカエルのうちの1種です。写真：iStock — グラスフロッグは、この研究のきっかけとなった3種のカエルのうちの1種です。写真*：iStock*

ギリシャ神話のキメラにヒントを得て、中国の研究者たちが、ヤモリ、ガラスガエル、フトアゴヒゲトカゲという3種類の変温動物の特性を組み合わせ、透明マントを現実のものにできる可能性のあるハイブリッド素材を作り出したと、タイムズ・オブ・インディア紙が1月30日に報じた。吉林大学と清華大学の研究チームは、それぞれの動物種の独自の自然な生存戦略に基づいてプロトタイプを設計し、マイクロ波、可視光線、赤外線スペクトルで検出できないようにしたと述べている。

1月30日に米国科学アカデミー紀要に掲載された研究論文の中で、研究者らは、多様な地形における柔軟性の欠如という、現在のカモフラージュの課題に対し、生物工学に基づいたアプローチを用いたことを明らかにした。「我々の研究は、カモフラージュ技術を状況依存的で限定的な環境から、変化する地形へと変革するものであり、次世代電磁気学に向けた大きな一歩となる」と研究チームは述べている。

この研究は、近年急速に進歩しているメタマテリアルと複合繊維の電磁波操作能力に着目したもので、これらの材料はステルス技術への応用がますます進んでいる。メタマテリアルは表面構造を精密に制御することで、電磁波を特殊な方法で反射し、レーダーから物体を不可視にすることができる。しかし、その本来の機能は、特定の環境下でのみカモフラージュ効果を発揮する。

中国の科学者たちは、可視光線と赤外線に対する回避性を維持しながら、多様なスペクトル条件や地形に適応できるメタマテリアルの開発を目指している。彼らはこのメタマテリアルを「キメラ」と名付けた。これは、カメレオンの体色変化能力、ガラスガエルの透明性、そしてフトアゴヒゲトカゲの体温調節能力という3つの異なる動物の特徴を統合した生物にちなんだものだ。

吉林大学の主任研究員である徐兆華氏は、当初の着想は、体色や皮膚の色を変える能力で知られるヤモリから得たと明かした。キメラメタマテリアルは、マイクロ波反射率を調整することで、水面から草原まで、さまざまな景観に溶け込むヤモリを模倣している。キメラのデザインは、中南米の熱帯雨林に生息するガラスガエルからも影響を受けている。ガラスガエルは睡眠中に血液の大部分を肝臓に隠し、体を透明にする。研究者たちは、ガラスガエルの自然なカモフラージュ特性と同程度の光学的透明性を実現するために、PETプラスチックと石英ガラスの層の間にキメラの電気回路を埋め込んだ。

研究チームは、メタマテリアルの表面にある電気回路から発生する熱を、赤外線検出器で検出されないようにする方法という課題に直面した。この問題を解決するために、科学者たちはオーストラリアに生息するフトアゴヒゲトカゲに着目した。この爬虫類は、体温調節のために背中の色を変化させる。体温を下げる必要があるときは淡い黄色、体温を保つ必要があるときは濃い茶色になるのだ。

研究チームは、機械的に制御された設計を用いることで、キメラの温度差を摂氏3.1度まで最小限に抑えることに成功した。これは、様々な地形において熱画像技術では検出できないレベルである。ヒゲトカゲが自然環境にどのように反応するかを模倣することで、キメラのメタマテリアルは遠隔熱探知機による検出の可能性を低減できる。

研究論文によると、キメラメタマテリアルのプロトタイプは、プラスチックにパターンを描くことから始まり、金属メッシュを作成し、最後に手作業で組み立てて多波長不可視性を実現するという5段階のプロセスで開発された。研究チームは、この新技術の潜在的な用途は軍事利用から野生生物保護まで多岐にわたると述べている。軍事分野では、キメラは兵士や物体が様々な環境に溶け込み、カメラ、赤外線検出器、光学機器による探知を回避することを可能にするため、大きな利点となる可能性がある。この技術は、動物を自然の生息地で非侵襲的に観察することも容易にするだろう。キメラは、野生生物への人間の影響を最小限に抑えることで、保護活動に貢献できる可能性がある。