Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

Het Onderzoeksteam Creeert het Polymeer Metamaterial van de Dunne Film voor Gevarieerde Toepassingen

Published on October 11, 2012 at 6:24 AM

De wetenschappers van Materialen in Rice University en Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben zeer dunne kleur-veranderende films gecreeerd die als deel van goedkope sensoren voor voedselbederf of veiligheid, multiband optische elementen in laser-gedreven systemen en zelfs als deel van hoog-contrastvertoningen kunnen dienen.

Een photonic gel dat in Rice University en Massachusetts Institute of Technology wordt ontwikkeld zelf-assembleert van lange polymeermolecules. (krediet: Joseph Walish/MIT)

Het nieuwe werk dat door de materialenwetenschapper Ned wordt geleid Thomas van de Rijst combineert polymeren in uniek, zelf-geassembleerd metamaterial die, wanneer blootgesteld aan ionen in een oplossing of in het milieu, kleur afhankelijk van de capaciteit van de ionen verandert om de hydrofiele (water-houdende van) lagen te infiltreren.

Het onderzoek werd gepubliceerd in het Amerikaanse Chemische Nano dagboek ACS van de Maatschappij.

Het micron-dikke materiaal genoemd een photonic gel, verre verdunner dan een menselijk haar, is zo goedkoop te maken dat, Thomas zei, „Wij kon een gebied de grootte van een voetbalgebied met deze film voor ongeveer honderd dollars behandelen.“

Maar voor praktische toepassingen, zouden de veel kleinere stukken doen. „Veronderstel u een voedselsensor,“ bovengenoemd Thomas, de Zieke Deken William en Stephanie van George R. Brown School van de Rijst van Techniek en vroegere stoel van het Ministerie van de Wetenschap van Materialen en Techniek bij MIT wilt. „Als het binnen een verzegeld pakket is en het milieu in dat pakket wegens verontreiniging of het verouderen of blootstelling aan temperatuur verandert, zou een inspecteur dat sensorverandering van blauw in rood zien en weet onmiddellijk het voedsel.“ bedorven is

Dergelijke visuele richtsnoeren zijn goed, zei hij, „vooral wanneer u heel wat moet bekijken hen. En u kunt deze sensoren met lage technologie, of met uw eigen ogen of een spectrofotometer lezen om dingen af te tasten.“

De films worden gemaakt van nanoscalelagen van hydrophobic polystyreen en hydrofiele poly (2-vinylpyridine). In de vloeibare oplossing, worden de polymeermolecules verspreid, maar wanneer de vloeistof wordt toegepast op een oppervlakte en het oplosmiddel verdampt, zelf-assembleren de molecules van het blokcopolymeer in een gelaagde structuur.

De massa van polystyreenmolecules samen om watermolecules weg te houden, terwijl poly (2-vinylpyridine), P2VP voor plotseling, zijn eigen lagen tussen het polystyreen vormt. Voor een substraat, vormen de lagen zich in een transparante stapel afwisselende „nano-pannekoeken.“ De „schoonheid van zelf-assemblage is dat het gelijktijdig is, zeiden alle lagen die,“ Thomas zich meteen vormen.

De onderzoekers stelden hun films aan diverse oplossingen bloot en vonden verschillende kleuren afhankelijk van hoeveel oplosmiddel door de P2VP lagen werd opgenomen. Bijvoorbeeld met een chloor/oxyde/ijzeroplossing die niet gemakkelijk door P2VP wordt geabsorbeerd, is de film transparant, zei Thomas. „Wanneer wij nemen dat uit, de film was en in een nieuwe oplossing met een verschillend ion breng, de kleurenveranderingen.“

De onderzoekers draaiden progressief een duidelijke film aan blauw (met thiocyanaat), aan groen (jodium), aan geel (nitraat), aan sinaasappel (broom) en definitief aan rood (chloor). In elk geval, waren de veranderingen omkeerbaar.

Thomas verklaarde dat de directe uitwisseling van counterions van de oplossing voor P2VP die lagen uitbreidt en tot een photonic bandhiaat leidt -- het licht gelijkwaardig van een semiconducting bandhiaat -- dat laat kleur in een specifieke golflengte toe om worden weerspiegeld. De „golflengten in dat photonic bandhiaat zijn verboden om zich te verspreiden,“ hij zei, dat de gelen toelaat worden gestemd om op specifieke manieren te reageren.

„Veronderstel een vast lichaam waarin u overal een bandhiaat maar langs een 3-D weg creeert, en zeg dat de weg een eng bepaald gebied is u binnen dit anders photonic materiaal kunt vervaardigen. Zodra u licht in die weg zet, is het verboden om weg te gaan omdat het niet materieel kan ingaan, wegens het bandhiaat.

„Dit wordt genoemd vormend de stroom van licht,“ hij zei. „Deze dagen in photonics, denken de mensen over licht alsof het water was. Namelijk kunt u het in deze uiterst kleine pijpen zetten. U kunt rond hoeken licht draaien die zeer scherp zijn. U kunt het zetten waar u het, houdt het wilt van waar u het niet wilt. Het loodgieterswerk van licht is veel gemakkelijker dan in het verleden geweest, wegens photonics, en in photonic kristallen, wegens bandhiaten.“

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

Last Update: 11. October 2012 07:40

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit