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El Equipo de Investigación Crea el Polímero Metamaterial de la Película Fina para las Aplicaciones Variadas

Published on October 11, 2012 at 6:24 AM

Los científicos de los Materiales en Rice University y Massachusetts Institute of Technology (MIT) han creado las películas color-cambiantes muy finas que pueden servir como parte de los sensores baratos para los desperdicios de la comida o de la fianza, elementos ópticos de varias bandas en sistemas laser-impulsados e incluso durante parte de alto-contraste visualizan.

Un gel fotónico desarrollado en Rice University y Massachusetts Institute of Technology uno mismo-ensambla de las moléculas largas del polímero. (haber: José Walish/MIT)

La nueva obra llevada por el científico Ned Thomas de los materiales del Arroz combina los polímeros en un metamaterial único, uno mismo-ensamblada eso, cuando está expuesta a los iones en una solución o en el ambiente, cambia color dependiendo de la capacidad de los iones de infiltrar las capas (amantes del agua) hidrofílicas.

La investigación fue publicada en el gorrón ACS de la Sociedad de Substancia Química Americana Nano.

El material micrón-grueso llamado un gel fotónico, diluente lejano que un cabello humano, es tan barato hacer eso, Thomas dijo, “Podríamos revestir un área la talla de un campo de fútbol con esta película para alrededor de cientos dólares.”

Pero para las aplicaciones prácticas, pedazos mucho más pequeños harían. “Suponga que usted quiere un sensor de la comida,” dijo Thomas, el Guillermo y al Decano Enfermo de Stephanie de George R. Brown School del Arroz de la Ingeniería y de la silla anterior del Departamento de la Ciencia Material y de la Ingeniería en el MIT. “Si es interior al conjunto tapado y el ambiente en cambios de ese conjunto debido a la contaminación o el envejecimiento o exposición a la temperatura, un inspector vería que el cambio del sensor de azul al rojo y sabe que la comida está deteriorada inmediatamente.”

Tales señales de entrada visuales son buenas, él dijo, “especialmente cuando usted necesita observarlas mucho. Y usted puede leer estos sensores con tecnología inferior, con sus propios aros o un espectrofotómetro para explorar cosas.”

Las películas se hacen de capas del nanoscale de poliestireno hidrofóbico y de polivinílico hidrofílico (la piridina 2-vinyl). En la solución líquida, se difunden las moléculas del polímero, pero cuando el líquido se aplica a una superficie y el disolvente se evapora, las moléculas del copolímero de bloque uno mismo-ensamblan en una estructura acodada.

Las moléculas del poliestireno agrupan juntas para guardar las moléculas de agua fuera, mientras que el polivinílico (la piridina 2-vinyl), P2VP para corto, formularios sus propias capas entre el poliestireno. En un substrato, las capas forman en una pila transparente de “nano-crepes de alternancia.” “La belleza del uno mismo-ensamblaje es que es simultánea, todas las capas que forman inmediatamente,” Thomas dijo.

Los investigadores expusieron sus películas a las diversas soluciones y encontraron diversos colores dependiendo de cuánto disolvente fue tomado por las capas de P2VP. Por ejemplo con una solución del cloro/del óxido/del hierro que no sea absorbida fácilmente por el P2VP, la película es transparente, Thomas dijo. “Cuando tomamos que fuera, lave la película y tráigala en una nueva solución con un diverso ión, el color cambia.”

Los investigadores giraron progresivamente una película sin obstrucción al azul (con el tiocianato), al verde (yodo), al amarillo (nitrato), a la naranja (bromo) y finalmente al rojo (cloro). En cada caso, los cambios eran reversibles.

Thomas explicó que el intercambio directo de counterions de la solución al P2VP despliega esas capas y crea una separación de banda fotónica -- el equivalente de la luz de una separación de banda semiconductora -- eso permite que el color en una longitud de onda específica sea reflejado. “Las longitudes de onda en esa separación de banda fotónica se prohíben propagar,” él dijo, que permite que los geles sean sintonizados para reaccionar de maneras específicas.

“Imagínese un macizo en el cual usted cree una separación de banda por todas partes pero a lo largo de un camino tridimensional, y digamos que el camino sea una región estrecho definida que usted puede fabricar dentro de esto el material de otra manera fotónico. Una Vez Que usted pone la luz en ese camino, se prohíbe para irse porque no puede incorporar el material, debido a la separación de banda.

Se llama “Esto moldear el flujo de la luz,” él dijo. “Actualmente en el photonics, gente están pensando en luz como si era agua. Es decir, usted puede ponerlo en estos tubos minúsculos. Usted puede girar la luz alrededor de las esquinas que son muy sostenidas. Usted puede ponerla donde usted la quiere, la guarda de donde usted no la quiere. La tubería sanitaria de la luz ha sido mucho más fácil que en el pasado, debido al photonics, y en los cristales fotónicos, debido a las separaciones de banda.”

Fuente: http://www.news.rice.edu

Last Update: 11. October 2012 07:43

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