風洞では、エンジニアたちが長年、ある隠れた障害と格闘してきた。温度が航空機模型上の圧力測定値を歪めるのだ。通常の蛍光塗料は両方の要因に同時に反応するため、温度を専門に測るセンサーを別途用意しない限り誤差が蓄積していく。
マンチェスター大学の化学者とエンジニアたちは、東フィンランドの同僚らとともに、シグナルを自ら分離する分子を創り出した。この分子は赤と青の光を同時に放つ。赤は空気の圧力にも温度にも反応するが、青は温度にのみ反応する。二色の強度を比較すれば、温度による妨害を瞬時に差し引き、純粋な圧力の値を得ることができる。
この分子の基盤は、環状化合物であるアクリジンと結合した金原子だ。結合の位置によって、物質が放つ色が決まる。一方の位置では圧力に敏感な赤色のリン光が得られ、もう一方では温度に依存する青色の蛍光が得られる。フィンランドの同僚による計算が、実験室での合成前にその挙動を予測する助けとなった。
この分子は、航空機模型を覆う特殊な塗料に添加される。カメラが両方の色を同時に捉え、シグナルの比率がデータを自動的に補正する。実験を複雑にし、それ自体が流れの歪みを生み出す追加の温度センサーを取り付ける必要はもうない。
アレクサンドル・ロマノフ博士によれば、こうした組み込み型の自己補正はこれまで通常の発光体では実現できなかった。マーク・クイン博士は、温度補正が圧力感受性塗料を用いる際の主要な問題の一つであり続けていると指摘し、単一分子による解決策はよりエレガントで、実際の試験条件下ではより実用的に見えると述べている。
この研究は学術誌 Advanced Optical Materials に掲載され、こうしたコーティングの改良を目指すマンチェスターのプログラムの一環である。並行して研究者たちは、温度感受性の低い白金系塗料の開発を進めている。これらのアプローチが相まって、設計者たちが新しい航空機において圧力分布の最大限に正確なマップを得られる日が近づいている。
一つの分子、二色の光——そして余分な機器なしに風洞での測定精度が高まる。
