食べ物の見た目は、その材料と同じくらい味に影響を与えますが、人間の五感はすべて、私たちが食べ物をどのように認識し、楽しむかに影響を与えています。チョコレートはその好例です。パリパリとした食感は、焼く際に完璧に仕上げるのが難しいものの、チョコレートの魅力の大きな部分を占めています。アムステルダム大学の研究者たちは、高品質なチョコレートの特徴を強調する独自の構造を持つチョコレートを3Dプリントする実験に着手しました。これは、物質の破壊の仕方を変え、人々があらゆる物質と物理的に関わる方法を向上させる方法を発見することを目指しています。
微視的レベルで材料を製造および操作する能力が向上するにつれ、メタマテリアルと呼ばれるものに関する研究の世界が切り開かれました。人類は遠い昔に、異なる材料を混ぜ合わせて非常に特殊な特性を持つ新しい材料を作り出す方法を学んでおり、これは例えば冶金学などの科学の基礎となっています。しかしメタマテリアルは、特定の材料の構造を変化させることで特性や特徴を改善することで、同じことを実現しようとします。メタマテリアルの研究で最も興味深い分野の一つは、人間の目には完全に平らに見えますが、実際には曲面レンズと同じくらい効果的に光を曲げる微細構造で覆われているカメラレンズです。これによりスマートフォンの写真機能がさらに向上するとともに、将来的にはカメラの凹凸が完全になくなる可能性もあります。
カメラのレンズとキャンディーバーには共通点があまりないように思えるが、メタマテリアルは写真家だけでなくチョコレート愛好家にとっても同様に便利かもしれない。高品質のチョコレートと、おそらく先週末に楽しんだ巨大ウサギを作るのに使われる安価なチョコレートを区別する要素はいくつかある。良質のチョコレートは光沢のある仕上がりで、噛むと口の中で崩れるのではなく、はっきりとした音を立てて割れる傾向がある。その独特の食感は、テンパリングという時間のかかる重要なプロセスによって生まれる。テンパリングでは、チョコレートを特定の温度まで繰り返し溶かして冷却し、望ましい結晶構造が形成される特定の段階（全部で6つあり、段階5が理想的）に達するまで続ける。
アムステルダム大学の研究者たちは、メタマテリアルのアプローチを用いることで、高品質チョコレートの食感と噛みごたえをさらに向上させることができることに気づきました。これは、溶かしたチョコレートを型に流し込むだけで得られるよりも複雑な構造を通して、より多くの破断や割れを生み出すことで実現されます。しかし、このアイデアはテンパリング工程に取って代わるものではありません。研究者たちが3Dプリンターを用いてチョコレート菓子を製造する際には、テンパリング工程特有の課題が生じました。
溶かしたチョコレートをテンパリングして第V相結晶が形成される段階まで加熱し、シリンジに充填します。プリンターが層ごとに構造を造形していく間、シリンジは華氏90度（摂氏約32度）に保たれていなければなりませんでした。しかし、その温度を維持するのは容易ではなく、時間の経過とともにチョコレートが固まっていくため、常に調整が必要でした。プラスチック製のエクストルーダーを備えた3Dプリンターを使うだけでも十分に手間がかかりますが、それをテンパリングされたチョコレートに置き換えるとなると、まさに悪夢のようです。
この研究結果は、最近Soft Matter誌に掲載された論文「食感をコントロールする設計破砕構造を備えた食用機械メタマテリアル」で発表されました。研究者らの推測が裏付けられました。つまり、S字型構造を複雑化させ、噛み砕いた際に感じる割れ目を増やすことで、チョコレートの食感と食感を向上させることができるというものです。また、特定の方向に力を加えると剪断されて破断する形状やパターンによって、噛み砕いた際に感じる抵抗を変化させる異方性構造を持つチョコレートを作ることで、食感を向上させることができることも発見しました。
リンツやキャドバリーのような企業が、近いうちにメタマテリアルに着想を得たお菓子を発売する日が来るでしょうか？おそらくそうはならないでしょうが、この研究は食品分野において興味深い応用が期待されています。同様の製造プロセスを用いることで、人工肉の食感を本物の肉に近い食感に改良したり、肉の伝統的な食感に抵抗がある人向けに全く異なる食感に変えたりすることも可能です。また、味はそのままに（少なくとも脳が美味しいと錯覚させる）、咀嚼や嚥下に問題のある人でも食べやすい食品を作ることも可能です。
