L'Équipe de Recherche Produit le Polymère Metamaterial de Film Mince pour des Applications Diverses

Published on October 11, 2012 at 6:24 AM

Les scientifiques de Matériaux chez Rice University et Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont produit les films couleur-changeants très minces qui peuvent servir en tant qu'élément des senseurs peu coûteux pour la détérioration de nourriture ou de la garantie, éléments optiques multibandes dans des systèmes motivés par le laser et même pendant qu'une partie d'affichages contrastés.

Un gel photonique développé chez Rice University et Massachusetts Institute of Technology auto-assemble à partir de longues molécules de polymère. (crédit : Joseph Walish/MIT)

Les travaux récents aboutis par le scientifique Ned Thomas de matériaux de Riz combinent des polymères dans un seul, auto-assemblé metamaterial cela, une fois exposés aux ions dans une solution ou dans l'environnement, changent la couleur selon la capacité des ions d'infiltrer les couches (qui aime l'eau) hydrophiles.

La recherche a été publiée dans le Nano du tourillon ACS de Société Chimique Américaine.

L'appelé matériel micron-épais un gel photonique, diluant lointain que des cheveux, est si peu coûteux d'effectuer cela, Thomas a dit, « Nous pourrions couvrir un domaine la taille d'un terrain de football de ce film pour environ cents dollars. »

Mais pour des applications pratiques, des pièces beaucoup plus petites feraient. « Supposez que vous vouliez un senseur de nourriture, » a indiqué Thomas, le William et le Doyen Malade de Stephanie de George R. Brown School du Bureau D'études et présidence du Riz d'ancien du Service du Scientifique et Technique de Matériaux au MIT. « Si c'est intérieur par module scellé et l'environnement dans des modifications de ce module à cause de contamination ou de vieillissement ou exposition à la température, un inspecteur verrait que la modification de senseur de bleu au rouge et savent qu'immédiatement la nourriture est corrompue. »

De Tels repères visuels sont bons, dit-il, « particulièrement quand vous devez les regarder beaucoup de. Et vous pouvez afficher ces senseurs avec le tech faible, avec vos propres yeux ou un spectrophotomètre pour balayer des choses. »

Les films sont faits de couches de nanoscale de polystyrène hydrophobe et de poly hydrophile (pyridine 2-vinyl). Dans la solution liquide, les molécules de polymère sont diffusées, mais quand le liquide est appliqué à une surface et le solvant s'évapore, les molécules de copolymère en bloc auto-assemblent dans une structure posée.

Les molécules de polystyrène groupent en masse compacte ensemble pour empêcher d'entrer des molécules d'eau, alors que le poly (pyridine 2-vinyl), P2VP pour faire court, des formes ses propres couches entre le polystyrène. Sur un substrat, les couches façonnent en une pile transparente de « nano-crêpes alternatives. » « La beauté d'en kit est qu'elle est simultanée, toutes les couches formant immédiatement, » Thomas a dit.

Les chercheurs ont exposé leurs films aux solutions variées et ont trouvé différentes couleurs selon combien de solvant a été repris par les couches de P2VP. Par exemple avec une solution de chlore/oxyde/fer qui n'est pas promptement absorbée par le P2VP, le film est transparent, Thomas a dit. « Quand nous prenons qu'à l'extérieur, lavez le film et l'apportez une solution neuve avec un ion différent, les changements de couleur. »

Les chercheurs ont graduel tourné un film dégagé au bleu (avec du sulfocyanate), au vert (iode), au jaune (nitrate), à l'orange (brome) et finalement au rouge (chlore). Dans chaque cas, les modifications étaient réversibles.

Thomas a expliqué que l'échange direct des counterions de la solution au P2VP augmente ces couches et produit un écartement de bande photonique -- l'équivalent de la lumière d'un écartement de bande semi-conducteur -- cela permet à la couleur dans une longueur d'onde particulière d'être réfléchie. « Les longueurs d'onde dans cet écartement de bande photonique sont interdites de propager, » il a dit, qui permet aux gels d'être ajustés pour réagir des voies particulières.

« Imaginez un solide en lequel vous produisez un écartement de bande partout mais le long d'un chemin à trois dimensions, et disons que le chemin est une région étroitement définie que vous pouvez fabriquer dans ceci le matériau autrement photonique. Une Fois Que vous mettez la lumière dans ce chemin, on l'interdit de partir parce qu'il ne peut pas écrire le matériau, en raison de l'écartement de bande.

« C'est moulage appelé le flux de la lumière, » il a dit. « De nos jours dans le photonics, les gens pensent à la lumière comme si c'étaient l'eau. C'est-à-dire, vous pouvez le mettre dans des ces tuyaux minuscules. Vous pouvez tourner la lumière autour des coins qui sont très tranchants. Vous pouvez la mettre où vous la voulez, la maintenez d'où vous ne la voulez pas. La tuyauterie de la lumière a été beaucoup plus facile que dans le passé, dû au photonics, et en cristaux photoniques, dus aux lacunes de bande. »

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

Last Update: 11. October 2012 07:40

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