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

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

De Holografische Lithografie van het Gebruik van Reserchers van Penn om Kleur van de Vleugels van de Vlinder Na Te Bootsen

Published on October 11, 2012 at 6:58 AM

De kleuren van de vleugels van een vlinder zijn ongebruikelijk helder en mooi en zijn het resultaat van een ongebruikelijke trek; de manier die zij het licht is fundamenteel verschillend hebben nagedacht van hoe de kleur meestal werkt.

Shu Yang

Een team van onderzoekers bij de Universiteit van Pennsylvania heeft een manier gevonden om dit soort „structurele kleur“ te produceren die het toegevoegde voordeel van een andere trek van vlindervleugels heeft: super-hydrophobicity, of de capaciteit water sterk om af te weren.

Het onderzoek werd geleid door Shu Yang, verwante professor in het Ministerie van de Wetenschap en de Techniek van Materialen op de School van Penn van Techniek en Toepaste Wetenschap, en omvatte andere leden van haar groep: Li van Jie, Guanquan Liang en Xuelian Zhu.

Hun onderzoek werd gepubliceerd in de dagboek Geavanceerde Functionele Materialen.

„Heel wat onderzoek in de loop van de laatste 10 jaar is in het proberen om structurele kleuren als die tot stand te brengen gevonden in aard, in dingen zoals vlindervleugels en opalen gegaan,“ bovengenoemd Yang.“ De Mensen zijn ook geïnteresseerd in het creëren van superhydrophobic oppervlakten die in dingen zoals lotusbloembladeren, en in vlindervleugels, ook wordt gevonden, aangezien zij konden niet in lucht met regendruppels blijven die zich aan hen vastklampen.“

De twee kwaliteiten - structurele kleur en superhydrophobicity - worden met elkaar in verband gebracht door structuren. De Structurele kleur is het resultaat van periodieke patronen, terwijl superhydrophobicity het resultaat van oppervlakteruwheid is

Wanneer het licht de oppervlakte van een periodiek rooster slaat, heeft het zich verspreid, gemengd of boog zich bij een golflengte vergelijkbaar met de roostergrootte, veroorzakend een bijzonder heldere en intense kleur die veel sterker is dan kleur die uit pigment of kleurstoffen wordt verkregen.

Wanneer het water op een hydrophobic oppervlakte landt, vermindert zijn ruwheid het efficiënte contactgebied tussen water en een stevig gebied waar het kan aanhangen, resulterend in een verhoging van de hoek van het watercontact en de mobiliteit van het waterdruppeltje op dergelijke oppervlakte. 

Terwijl het proberen om deze trekken te combineren, moeten de ingenieurs door ingewikkelde, multi-step processen gaan, eerst kleur-verstrekkende 3D structuren uit een polymeer tot stand brengen, dat door extra stappen wordt gevolgd hen in nanoscale ruw te maken. Deze secundaire stappen, zoals nanoparticleassemblage, of plasma ets, moeten worden uitgevoerd zeer zorgvuldig om het optische bezit niet te variëren dat door het 3D periodieke rooster wordt bepaald dat in de eerste stap wordt gecreeerd.

De methode van Yang begint met een niet-conventioneele fotolithografietechniek, holografische lithografie, waar een laser tot een cross-linked 3D netwerk van een materiaal genoemd photoresist leidt. Het photoresist materiaal in de gebieden die niet aan het laserlicht worden blootgesteld wordt later verwijderd door een oplosmiddel, verlatend de „gaten“ in het 3D rooster dat structurele kleur verstrekt.

In plaats van het gebruiken nanoparticles of plasma ets, kon het team van Yang de gewenste nano-ruwheid aan de structuren toevoegen door oplosmiddelen eenvoudig te veranderen na het reinigen van photoresist. De truc moest een slecht oplosmiddel gebruiken; beter een oplosmiddel is, meer probeert het om het contact met het materiaal te maximaliseren. De Slechte oplosmiddelen hebben het tegenovergestelde effect, dat het team aan zijn voordeel aan het eind van de fotolithografiestap gebruikte.

Het „goede oplosmiddel veroorzaakt de structuur om te zwellen,“ bovengenoemd Yang. „Zodra het is gezweld, brengen wij het slechte oplosmiddel aan. Omdat het polymeer het slechte oplosmiddel haat, kraakt het binnen en verschrompelt, zich vormt nanospheres binnen het 3D rooster.

„Wij vonden dat slechter het oplosmiddel dat wij hebben gebruikt, ruwer wij konden de structuren maken,“ bovengenoemd Yang.

Zowel zijn superhydrophobicity als de structurele kleur in hoge vraag naar een verscheidenheid van toepassingen. De Materialen met structurele kleur zouden binnen als licht-gebaseerde analogons van halfgeleiders, bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt, voor het lichte leiden, het lasing en het ontdekken. Aangezien zij vloeistoffen afweren, zijn de superhydrophobic deklagen zelfreinigend en waterdicht. Aangezien de optische apparaten van hun graad van lichte transmissie hoogst afhankelijk zijn, zal de capaciteit om de de droogte en netheid van de apparatenoppervlakte te handhaven het energieverbruik minimaliseren en het negatieve milieueffect zonder het gebruik van intensief werkt en chemische producten. Yang heeft onlangs een toelage ontvangen om dergelijke deklagen voor zonnepanelen te ontwikkelen.

De onderzoekers hebben ideeën voor hoe de twee trekken in één toepassing zouden kunnen worden gecombineerd, eveneens.

„Specifiek, zijn wij geinteresseerd in het zetten van dit soort materiaal op buiten gebouwen,“ bovengenoemd Yang. De „structurele kleur wij kunnen veroorzaken is helder en hoogst decoratief, en het zal niet weg als de conventionele matrijzen van de pigmentatiekleur langzaam verdwijnen. De introductie van nano-ruwheid zal extra voordelen, zoals energieefficiency en milieuvriendelijkheid aanbieden.

„Het zou een high-end voorzijde voor de alleen esthetica, naast het beroep van zijn zelfreinigende eigenschappen kunnen zijn. Wij ontwikkelen energie ook efficiënte de bouwhuiden die dergelijke materialen in optische sensoren.“ zullen integreren

Bron: http://www.upenn.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