2023.09.29

TEDx要約:極限の生物模倣学

marugotoyoten

ハーバード大学の化学と化学生物学の教授であるジョアンナ・アイゼンバーグが「極限の生物模倣学」について語りました。この動画の要点と要約をまとめました

スピーカー

ジョアンナ・アイゼンバーグ

専門分野:バイオロジカルマテリアルサイエンス
経歴:バイオロジカルマテリアルサイエンスの分野で活躍する。90の論文を執筆し、25の特許を保有している。

３つの要点

要点１
自然のデザインを研究し、ハイテクソリューションを開発することが重要である。
要点２
自然の多機能材料から学び、自分自身の材料を作り出すことができる。
要点３
破壊的な色彩と適応材料を作り出し、新しい応用を開拓することができる。

要約

自然の技術的な解決策の探求
自然は革新的な材料やデバイスの創造における信じられないほどのインスピレーションの源です。この記事では、バイオミメティクスの概念を探求し、自然のデザインと戦略を利用して既存の技術を凌駕するハイテクソリューションを開発する方法について説明します。興味深い例の一つは深海の海綿で、完璧なファイバーオプティックアレイを持っています。このデザインにより、海綿はファイバーオプティックケーブルのように効率的に光を捕捉し伝送することができます。この自然のデザインを研究することで、科学者たちはさまざまな応用に向けた先進的なファイバーオプティック材料を作成することができました。もう一つのインスピレーションになる例は、色が変わるヒョウモンヒトデです。この生物は環境条件に応じて色が変わる優れたレンズを持っています。ヒョウモンヒトデがこれをどのように実現しているのかを理解することで、科学者たちは異なる照明条件に適応できるレンズを作成する新しい方法を開発しています。自然の技術的な解決策の美しいところは、それらが知的財産権で保護されていないことです。これは、法的制約なしにこれらのデザインを自由に探求し適応することができるということを意味します。自然のイノベーションを活用することで、最先端の技術を創造するための無限の可能性を開くことができます。

自然の多機能材料の活用
自然は複数の機能を持つ材料を作り出す驚くべき能力を持っています。この記事では、自然の多機能材料のいくつかの例とそれらから学び、自分自身の材料を作り出す方法について探求します。驚くべき例の一つは深海の海綿で、ファイバーオプティックを備えた見事なガラスの骨格を作り出します。この骨格は構造的な支持を提供するだけでなく、海中で他の生物を導くビーコンとしても機能します。この材料を研究することで、科学者たちは光学的な特性を持つ強くて軽量な材料を作り出す方法についての洞察を得ました。もう一つの魅力的な例は、環境条件に応じて色が変わるヒョウモンヒトデです。これらのレンズは視覚を提供するだけでなく、ヒョウモンヒトデが自身をカモフラージュするのにも役立ちます。これらのレンズがどのように機能するかを理解することで、科学者たちは色が変わり、異なる状況に適応できる材料を開発しています。異なる生物のインスピレーションを組み合わせることで、複数の機能を持つ材料を作り出すことができます。強くて光学的な特性を持ち、流体の機能も果たす材料を想像してみてください。自然は既にこれが可能であることを示しており、これらのデザインを研究し模倣することで、自分自身の多機能材料を作り出すことができます。

破壊的な色彩と適応材料
この記事では、破壊的な色彩の概念と、環境刺激に応じて色を変えたり透明になったりする材料の作成方法について探求します。骨格構造、マイクロ流体、光学的な反応を組み合わせることで、メッセージを隠す材料や液体を検出する材料、温度や湿度に基づいて色を変える材料などを作り出すことができます。周囲に溶け込む材料や隠されたメッセージを送る材料を想像してみてください。自然は既に、カメレオンやタコのように自身の色や質感を変えることができる例を提供しています。適応材料はもう一つの魅力的な概念です。粒子をつかんだり放出したりする材料や、液体を撥水して自己清浄する材料を想像してみてください。自然は、液体の蓄積を防ぐ自己撤退能力を持つハスの葉などのインスピレーションを提供しています。これらの自然のデザインを研究し模倣することで、周囲に適応し反応する材料を作り出すことができます。

滑りやすい表面と粘着の問題
この記事では、何もくっつかない表面であるスリップの概念について探求します。ハエを捕らえるピッチャープラントからインスピレーションを受けたスリップは、省エネ、修復可能性、汚染に対する耐性など、さまざまな利点を提供します。多孔質表面に液体を注入することで、スリップは油、汚染物、氷、さらにはケチャップまでも撥水することができます。何もくっつかない表面を持つ材料を想像してみてください。これは、汚染や侵入から医療応用や交通問題まで、さまざまな粘着の問題を解決する潜在能力を持っています。スリップの表面は自己修復や修復可能性も持つことができます。スリップが損傷を受けた場合、滑りやすさを与える液体を補充することで自己修復することができます。これにより、スリップは持続可能で長持ちする解決策となります。自然は既に素晴らしいスリップの例を提供しており、それらがどのように機能するかを研究し理解することで、自分自身のスリップを作り出し、さまざまな問題を解決することができます。油を撥水したり、氷の付着を防止したりすることで、スリップはさまざまな産業を革新し、私たちの生活をより便利にする可能性を秘めています。

▼今回の動画