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天才テスラも驚愕? カーボンナノチューブが勝手に電気回路を作り上げた

自分の体を自己組織化するロボットもいずれ登場する?

2016年4月29日(金)08時00分
山路達也

自分で自分を組み立てるカーボンナノチューブ  Rice University-YouTube

強力な電界をかけると、カーボンナノチューブの粒子がワイヤーを作った

 電気自動車会社テスラモーターズの社名の由来ともなった、異能の科学者/発明家ニコラ・テスラ(1856-1943年)。彼が発明した、交流による発送電装置や無線トランスミッターなどは現代文明の基盤になっているといっていい。

 彼の発明品の1つ、テスラコイルを科学実験番組などで見たことのある人もいるだろう。テスラコイルとは、2つのコイルを共振させて高周波・高電圧を発生させる変圧器なのだが、その際にすさまじい稲妻が発生するのだ。マッドな科学者を表現するアイテムとして、テスラコイルはぴったりである。

 インパクトの割にはあまり使われていないテスラコイルなのだが、意外な分野で今後注目を集めることになるかもしれない。それは、カーボンナノチューブを使ったワイヤーの作成だ。

 カーボンナノチューブは、炭素原子が編み目のように結合し、ナノスケールの筒状になったもの。次世代半導体材料として期待されているほか、鋼鉄の20倍の強度があることから宇宙エレベーター(地表と静止軌道を結ぶエレベータ。ロケットよりも安価に宇宙空間へ物資や人を送ることができる)の材料にも使えるのではないかと言われている。

 米ライス大学Paul Cherukuri博士らの研究チームは、ナノ粒子状にしたカーボンナノチューブに、テスラコイルを使って強力な電界をかけた。すると、隣り合ったカーボンナノチューブの粒子は互いにくっつき、30cm以上離れた場所にあるテスラコイルに向かって長い鎖状のワイヤーを作っていったのである。ワイヤーの長さは、最大で15cmにもなった。

さらに複雑な電気回路を作れる

 さらに、カーボンナノチューブとともにLEDも入れておいたところ、カーボンナノチューブとLEDが結びついて回路を作り、テスラコイルが作った電界から電気エネルギーを取り入れてLEDを光らせることができた。

yamaji0426a.gif

 従来にも電界をかけることで小さな物体を動かすことは行われていたが、30cm以上も離れたところからナノ粒子を自己組織化することはできていなかった。研究チームは、この現象を「Teslaphoresis」と呼んでいる。

 Cherukuri博士は、ナノ粒子を載せる表面をあらかじめパターン加工し、複数のテスラコイルを使えば、さらに複雑な電気回路を作れると考えている。また、カーボンナノチューブ以外のナノマテリアルも使える可能性があるという。研究チームはこのTeslaphoresisの応用として、再生医療用のテンプレートを検討している。

 ちなみに、医療分野などでは自己組織化するマテリアルが注目を集めており、2015年9月にはロンドン大学クイーン・メアリーの研究チームが、タンパク質を自己組織化して人工血管を作る手法を発表している。

 生物とはまったく異なる原理で、自分の体を自己組織化するロボットもいずれ登場してくるのだろうか?

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