A Equipa de Investigação Cria o Polímero Metamaterial do Filme Fino para Aplicações Variadas

Published on October 11, 2012 at 6:24 AM

Os cientistas dos Materiais em Rice University e em Massachusetts Institute of Technology (MIT) criaram os filmes cor-em mudança muito finos que podem servir como parte dos sensores baratos para a deterioração do alimento ou da segurança, elementos ópticos multiband em sistemas laser-conduzidos e mesmo como parte dos indicadores de alto contraste.

Um gel fotónico desenvolvido em Rice University e em Massachusetts Institute of Technology auto-monta das moléculas longas do polímero. (crédito: Joseph Walish/MIT)

A nova obra conduzida pelo cientista Ned Thomas dos materiais do Arroz combina polímeros em um metamaterial original, auto-montado isso, quando expor aos íons em uma solução ou no ambiente, muda a cor segundo a capacidade dos íons para infiltrar as camadas (água-loving) hidrófilas.

A pesquisa foi publicada no jornal ACS da Sociedade de Produto Químico Americano Nano.

O material mícron-grosso chamado um gel fotónico, diluidor distante do que um cabelo humano, é tão barato fazer isso, Thomas disse, “Nós poderíamos cobrir uma área o tamanho de um campo de futebol com este filme para aproximadamente cem dólares.”

Mas para aplicações práticas, as partes muito menores fariam. “Supor que você quer um sensor do alimento,” disse Thomas, o William e o Decano Doente de Stephanie do George R. Brown Escola do Arroz da Engenharia e da cadeira anterior do Departamento da Ciência e da Engenharia de Materiais no MIT. “Se é interior um o pacote selado e o ambiente em mudanças desse pacote devido à contaminação ou ao envelhecimento ou exposição à temperatura, um inspector veria que a mudança do sensor de azul ao vermelho e sabe que o alimento está estragado imediatamente.”

Tais sugestões visuais são boas, disse ele, “especialmente quando você precisa das olhar muito. E você pode ler estes sensores com baixa tecnologia, com seus próprios olhos ou um espectrofotômetro para fazer a varredura de coisas.”

Os filmes são feitos de camadas do nanoscale de poliestireno hidrofóbica e de poli hidrófilo (piridina 2-vinyl). Na solução líquida, as moléculas do polímero estão difundidas, mas quando o líquido está aplicado a uma superfície e o solvente evapora, as moléculas do copolímero de bloco auto-montam em uma estrutura mergulhada.

As moléculas do poliestireno aglutina-se-rem junto para manter para fora moléculas de água, quando o poli (piridina 2-vinyl), P2VP para breve, formulários suas próprias camadas entre o poliestireno. Em uma carcaça, as camadas formam em uma pilha transparente de “nano-panquecas alternas.” “A beleza do auto-conjunto é que é simultânea, todas as camadas que formam imediatamente,” Thomas disse.

Os pesquisadores expor seus filmes às várias soluções e encontraram cores diferentes segundo quanto solvente foi pegado pelas camadas de P2VP. Por exemplo com uma solução do cloro/óxido/ferro que não seja absorvida prontamente pelo P2VP, o filme é transparente, Thomas disse. “Quando nós tomamos que para fora, lave o filme e o traga em uma solução nova com um íon diferente, a cor muda.”

Os pesquisadores giraram progressivamente um filme claro para o azul (com thiocyanate), para o verde (iodo), para o amarelo (nitrato), para a laranja (bromo) e finalmente para o vermelho (cloro). Em cada caso, as mudanças eram reversíveis.

Thomas explicou que a troca directa dos counterions da solução ao P2VP expande aquelas camadas e cria uma diferença de faixa fotónica -- o equivalente da luz de uma diferença de faixa semiconducting -- isso permite que a cor em um comprimento de onda específico seja reflectida. “Os comprimentos de onda nessa diferença de faixa fotónica são proibidos propagar,” disse, que permite que os geles sejam ajustados para reagir em maneiras específicas.

“Imagine um sólido em que você cria uma diferença de faixa em toda parte mas ao longo de um trajecto 3-D, e deixe-nos dizer que o trajecto é uma região que estreita definida você pode fabricar dentro deste o material de outra maneira fotónico. Uma Vez Que você põe a luz nesse trajecto, proibe-se para sair porque não pode incorporar o material, devido à diferença de faixa.

“Isto é chamado moldar o fluxo da luz,” disse. “Actualmente no photonics, pessoa estão pensando sobre a luz como se era água. Isto é, você pode pô-lo nestas tubulações minúsculas. Você pode girar a luz em torno dos cantos que são muito afiados. Você pode pô-la onde você a quer, mantem-na de onde você não a quer. O encanamento da luz foi muito mais fácil do que no passado, devido ao photonics, e nos cristais fotónicos, devido às diferenças de faixa.”

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

Last Update: 11. October 2012 07:43

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