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未来のシールド：メラニン様ナノファイバーが革新的な電磁波保護を提供 Lance D Johnson
Nat Commun. 2025 Aug 3;16(1):7127. doi: 10.1038/s41467-025-62367-9.
Melanin-like nanofibers with highly ordered structures achieve ultrahigh specific electromagnetic interference shielding efficiency
Peng Chen 1 , Shibo He 1 , Tianyou Wang 1 , Chencan Wang 1 , Junru Tao 1 , Yiwen Li 2
要旨
軽量で高性能な電磁シールド材料は、電磁応答構造の精密な設計に依存している。従来のシールド材料は、共役複合材料の複雑な製造や有機材料のグラフト化を伴うことが多く、性能と加工性のバランスを取ることが課題となっている。そのため、加工性に優れた本質的に共役的な材料の探索と設計が不可欠である。本研究では、5,6-ジヒドロキシインドール環テトラマーフレームワークを使用してπ-πスタッキングを調整することで高度に秩序化されたメラニン様ナノファイバーを構築し、高度に秩序化された微細構造を持つバイオインスパイアードポリマーを革新的に設計した。得られたメラニン様エアロゲルは、驚くべきマイクロ波吸収性能、最大反射損失-68.87 dB、有効吸収帯域幅5.25 GHzを示している。Xバンドでは、エアロゲルは47909.9 dB cm2/gの比EMIシールド効率を達成した。この研究は、メラニン様ポリマーをマイクロ波スペクトルに拡張することに初めて成功したものであり、電磁場における大きな可能性を示している。
© 2025. The Author(s).
PubMed Disclaimer Conflict of interest statement Competing interests: The authors declare no competing interests.
紹介記事
未来のシールド：メラニンのようなナノファイバーが革新的な電磁波保護を提供 Lance D Johnson
The shield of the future: Melanin-like nanofibers offer revolutionary electromagnetic PROTECTION 08/14/2025 // Lance D Johnson
電磁波と電子機器がますます普及する世界において、効果的なシールド材の必要性はかつてないほど切実になっています。従来のシールドは重金属に依存しており、かさばり非効率的な設計になる場合が多くありました。しかし、研究者たちは自然の力を活用し、革新的な解決策、メラニンのようなナノファイバーを開発しました。太陽光から私たちを守る色素に着想を得たこの超軽量ポリマーは、電磁干渉に対するシールド方法を変革すると期待されています。高度に秩序立った構造を持つ生物に着想を得た材料を設計することで、科学者たちはインテリジェントかつ持続可能な電磁波防御の新たな時代への扉を開きました。この画期的な進歩は、防衛、航空宇宙、通信産業の競争環境を大きく変える可能性があります。
要点：
電磁波汚染との戦い
目に見えない力が、私たちのデバイスや重要な通信ネットワークの健全性を脅かす世界を想像してみてください。電磁干渉（EMI）は常に脅威であり、軍事衛星から民生用スマートフォンまで、あらゆるものに悪影響を及ぼす可能性があります。従来の解決策は、銅や銀といった金属を使用するなど、重くて非効率的なものでした。これらの金属は、デバイスの速度を低下させ、モビリティを損なう可能性があります。しかし、自然界に備わっている電磁波防御の力を活用できたらどうなるでしょうか？
私たちの肌、髪、目の色を司るメラニンは、紫外線から赤外線まで、複数の波長域にわたって電磁エネルギーを吸収・分散させる独自の能力を持っています。研究者たちは、メラニンの規則的な微細構造を模倣することで、優れたEMIシールド効果を発揮するナノファイバーを開発しました。この画期的な技術革新は、防御力を向上させるだけでなく、重くて効果の低い材料の必要性を軽減します。この革新は単なる科学的成果にとどまらず、より安全で高度な技術への一歩と言えるでしょう。
顔料からハイテクシールドへ
天然顔料からハイテクシールド素材への道のりは、人類の創意工夫の証です。メラニンベースのポリマーの分子構造を巧みに設計することで、科学者たちは驚くほど整然とした繊維構造を実現しました。こうして生まれたメラニンのようなエアロゲルは、入射するマイクロ波の最大99.99%を吸収する、極めて優れた電磁特性を有しています。この革新は、軽量で高性能な材料をめぐる議論に革命をもたらし、電磁波対策に新たな境地を開きました。
このアプローチは、合成プロセスにおける分子間相互作用を制御し、自然界に見られる精密さを模倣した構造を作り出すものです。このプロセスは、防衛・航空宇宙から民生用電子機器に至るまで、カスタマイズ可能なソリューションの新たな可能性を切り開きます。これらの材料の開発は、持続可能で効果的なソリューションが共存する、生物に着想を得たデザインの可能性を浮き彫りにしています。
画期的な進歩：材料科学の新時代
メラニン様ナノファイバーの合成は、単なる産業的成果にとどまらず、パラダイムシフトと言えるでしょう。研究者たちは、秩序ある構造を導入することで、これらの材料の機能をマイクロ波領域まで拡張することに成功し、ステルス技術や通信技術における革新への道を切り開きました。得られたエアロゲルは、これまでにない電磁波遮蔽効率を提供し、この分野における可能性の限界を広げます。
消費者にとって、その影響は甚大です。電子機器の普及に伴い、電磁波への曝露に対する懸念は高まっています。電磁波汚染は、人体内の抗酸化防御機構そのものを脅かしています。これらのナノファイバーは軽量で導電性が高いため、スマートフォンから個人用ガジェットまで、様々な日用品にシームレスに組み込むことができ、耐久性と性能を向上させると同時に、人体への保護も提供します。
この画期的な進歩は、電磁波汚染という差し迫った課題に対処するだけでなく、持続可能な材料科学における将来の革新への扉を開くものです。生物に着想を得た設計を活用することで、研究者は高い適応性、弾力性、そして環境に優しい材料を創造することができ、安全性と効率性の両方を促進する技術の新たな時代を切り開いています。
この画期的な進歩は、未来の材料が自然の設計をどのように模倣できるかを探求する機会を与え、持続可能性と技術進歩のより深いつながりへと導きます。その影響は大きく、現代社会の課題に立ち向かう、スマートで適応性が高く、弾力性のある材料の新たな時代を切り開きます。
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