カーチェイスの最中にスイッチを入れてアストンマーティンを透明にするジェームス・ボンドであれ、魔法の透明マントを身につけて危険から逃れるハリー・ポッターであれ、プレデターやクリンゴンの猛禽類であれ、あるいは誰にも気づかれずに生活できるキャラクターを描いた無数の文学作品であれ、私たちに透明人間を与えてくれるテクノロジーの夢は、長い間人々の執着の対象となってきた。
しかし、今のところそれはSFの世界にとどまっている。つい2016年にも、研究者たちは物理法則の基本から真の透明マントは不可能だと結論づけていた。従来の透明化手法は、特定の電磁波波長の物体を遮断することに依存していたが、複数の波長を同時に処理する必要がある場合、この手法はうまく機能しなかった。
写真：ヴォレバック
しかし、もはやそうではないかもしれない。カナダの企業Hyperstealth Technologyが2019年に出願した特許は、「量子ステルス」クロークを用いて物体の周囲の光を曲げ、物体を消失させる可能性を示唆している。ただし、完全には不可能だ。世界中の軍隊がこの技術の実用化に取り組んでいる。2020年には、イスラエル国防省とテクノロジー企業Polaris Solutionsが、ポリマーを用いて人や物を隠す500グラムの熱視覚隠蔽シートを発表した。
しかし、防弾素材の金属製ジャケット、ウイルスを殺菌する銅を注入した衣類、そして12週間で堆肥化する藻類由来のTシャツで知られるアパレル企業が、英国の研究者と共同で開発した新たな手法は、かつては閉ざされた技術の方向性と考えられていたものが、再びオープンになる可能性を示唆している。英国に拠点を置くVollebak社は、遮熱迷彩ジャケットのプロトタイプを開発し、透明マント実現に向けた重要な第一歩となるとしている。
「会社を設立して以来、ずっと透明化について考えてきました」と、ヴォレバックの共同創業者であるスティーブ・ティドボールは語る。「創業当初は、未来の服を作るという大胆な主張を掲げました。そして、多くのお客様から『透明マントはどうですか？』というお便りをいただきました」。しかし、ティドボールが初めて、赤外線カメラを欺いて何も存在しないと認識させるグラフェンベースの素材の写真を見て初めて、それが現実になるかもしれないと感じた。「これは透明化への第一歩になるはずだと思いました」とティドボールは語る。
写真：ヴォレバック
この材料は、マンチェスター大学と国立グラフェンセンターの2Dデバイス材料教授であるコスクン・コカバス氏によって開発されました。2019年、ヴォレバックはコカバス氏に接触し、この技術をさらに発展させ、最終的には透明マントのようなものにするための共同研究を提案しました。「プロジェクトを開始した当初は、3ヶ月で完成できると思っていました」とティドボール氏は言います。
最初のプロトタイプの開発には、それよりも少し長い時間がかかりました。「素材の難しさ、そして繊維を扱う難しさを過小評価していました」とコカバス氏は言います。それから3年、Vollebakとコカバスはついにサーマルカモフラージュジャケットを発表する準備が整いました。
2016年に否定された物理的に不可能なアプローチとは異なり、この技術はグラフェン層をベースにしています。「グラフェンこそが、このような調整可能な光学面の作製を可能にする独自の材料なのです」とコカバス氏は言います。ジャケットは、約5センチ四方のグラフェンパネル42枚で構成され、ジャケットの外側に取り付けられており、材料の電子密度によって制御されます。
「表面には多層グラフェンコーティングを施し、リチウムイオン電池のようにグラフェン層の間にイオンを閉じ込めています」とコカバス氏は語る。コンピュータープログラムによって各層に電圧がかけられ、100層以上のグラフェン層の間にある液体中のイオンが電子を蓄え、その中のイオンが充電される。「基本的にはグラフェン上の電子を制御しているのです」とコカバス氏は言う。これにより、赤外線を吸収する素材であるグラフェンが、熱放射を反射する素材へと変化する。グラフェンは比類のない導電性を持ち、電圧をかけることで、グラフェンを塗布したあらゆる衣服の光学特性を制御できる。
ビデオ: Vollebak
ティドボール氏によると、これら42枚のパネルはそれぞれ、個別に制御可能なディスプレイ上のピクセルと考えることができるという。「単純に考えると、オンとオフを切り替えることができるということです」と彼は言う。「もう少し複雑なのは、オンとオフを切り替えるのではなく、それぞれのパッチがどれだけの熱放射を放出するかを制御することです。」こうすることで、パネルは赤外線カメラを欺き、熱いパネルは冷たく見え、冷たいパネルは熱く見えるように見せかけることが可能になる。
もちろん、各パネルはプログラムされ、ジャケット内に設置されたマイクロコントローラーに送られます。マイクロコントローラーは、着用者が目指すパターンに応じて、ジャケットの各パネルに流れる電圧を異なる速度で制御します。「重要なのは、ジャケット自体の温度に変化がないことです」とティドボール氏は言います。「変化するのは熱放射だけです。」
ニューヨーク市立大学アインシュタイン物理学教授で、2016年に透明マントは理論的に不可能だと述べた研究者の一人であるアンドレア・アルー氏は、ヴォレバック氏の主張についてコメントを控えた。その主張を裏付ける査読済みの科学的論文がないため、科学的な進歩がどの程度のものなのか理解しにくいからだ。リール大学でグラフェン関連材料を専門とするポスドク研究員のマリオ・ペラエス＝フェルナンデス氏は、イオン液体を電気的に調整してグラフェンパッチに表示すべき温度を指示する手法は「独創的で、当面は非常に高価になるだろう」と述べている。彼女はさらに、この技術の活用は「確かに実現可能」だと付け加えている。
しかし、ペラエズ＝フェルナンデス氏は、現在表示されているものが将来的に透明マントに変わる可能性について懐疑的だ。赤外線と可視光線の見え方は全く異なるものだと彼女は言う。「もし彼らの言っていることが真実で、この素材が仮に可視スペクトルのあらゆる波長に調整できるとしたら――これに関する文献は見つかっていないが、あり得る話だ――彼らが作るのは透明マントではなく、カメレオンジャケットのようなものになるだろう」とペラエズ＝フェルナンデス氏は言う。むしろ、このシステムは特定の場所や背後にある物体から色情報を取得し、それを特定のパッチに投影するが、その色は比較的ブロック状になるだろう。
このマントは逆光にも弱い。「光源の前に立っても、影のように見えてしまうでしょう」と彼女は言う。「彼らは、サーマルカメラ用の透明マントという、実に素晴らしい装置を既に持っているのに、これを未来の透明マントとして売り込もうとしているのです。」
このジャケットを透明マントに関連付ける大胆な主張にもかかわらず、ティッドボール氏とヴォレバック氏は、これは概念実証に過ぎないことを率直に認めている。このアパレル会社が開発した他のイノベーションとは異なり、このサーマルカモフラージュジャケットはまだ販売されておらず、販売されるまでには相当な時間がかかる可能性がある。当面、このジャケットの着用者は、ワイヤーでコンピューターに臍の緒のように接続されている。「ワイヤーが突き出ていて、コンピューターに接続されているとはいえ、私にとっては非常にエキサイティングです」とティッドボール氏は言う。「なぜなら、衣服とテクノロジーの融合の最初のイテレーションは、映画『バック・トゥ・ザ・フューチャー』のデロリアンのように見えるからです。ワイヤーが突き出ていて、まるで研究室から出てきたような見た目になるでしょう。」
当然のことながら、実用的な熱透過性透明マントの開発には3ヶ月かかると予想していたものの、実際にはその12倍の時間を要したティドボール氏は、このゴツゴツとした見た目のプロトタイプジャケットが、誰もが着用できる完全な製品になる時期について、より現実的な見積もりを立てている。「結局のところ、実際に透明マントが完成するまでには、まだ5年から10年はかかるでしょう」と彼は言う。しかも、これは商業施設で販売できるほど小型化する方法を考える前の話だ。「これは、赤外線カメラを欺くという道のりの、ほんの一歩に過ぎません」と彼は言う。
写真：ヴォレバック
Vollebakがプロトタイプから完成した透明マントへと進化する過程には、ハードウェアの微調整も含まれる。「このマントには42個のパッチがあり、家のレンガのように、パッチ間のモルタルがはっきりと見えます」とティドボール氏は言う。「片方はパッチで、もう片方はそうでないことがはっきり分かります」。パッチの数を42個から数千個に増やし、同時にパッチのサイズを小さくして柔軟性を高め、体に沿って曲がれるようにすることが極めて重要だ。さらに、パッチは熱放射を変えるだけでなく、色も変えなければならない。「簡単に言うと、私たちが使用しているグラフェンピクセルは、十分なエネルギーを供給されれば色を変えることができます。私の直感では、色を変える最初のステップは2値になるかもしれません」とティドボール氏は言う。「まだイカの皮膚にはならないでしょうが」。
ここでのキーワードは「まだ」だ。透明マントを一般向けに販売することは、ティドボールにとってまだ夢のまた夢だ。しかし、もし成功した場合の彼の思い描くシナリオは、それを実現するためにまだどれだけの努力が払われなければならないかを暗示している。「無人島で引退生活を送り、誰もが透明マントを身につけて歩き回る姿を想像できます。実現には、まだ数十年はかかるかもしれません。」
