В центре лаборатории Университета Колорадо в Боулдере исследовательская группа сделала открытие, которое может изменить наши отношения со светом. Исследователи создали органические нанокристаллы, которые под действием света генерируют механическую силу, способную поднять массу, в 1000 раз превышающую их собственную.
Самая интересная часть исследования опубликована на Природа материалы (Я связываю это с вами здесь) заключается в том, что это превращение происходит без помощи тепла или электричества. Захватывающая перспектива, открывающая новые возможности для материаловедения и инженерии.
Сила нанокристаллов
Свет всегда играл центральную роль в нашем существовании. Он делает все: управляет нашими циркадными ритмами, питает растения посредством фотосинтеза и освещает наш мир. Согласно последним исследованиям в этой области, это может даже повлиять на наше зрение и мыслительные пути. оптогенетики.
Теперь, благодаря достижениям в материаловедении, свет обладает еще большим потенциалом.
Нанокристаллы, разработанные исследователями из Университет Колорадо, Боулдер это фотомеханические материалы, предназначенные для прямого преобразования света в механическую силу. Преобразование в результате тонкого баланса между фотохимией, химией полимеров, физикой, механикой, оптикой и техникой.
Шаг вперед в материаловедении
Команда под руководством Райан Хейворд вывела исследования этих материалов на новый уровень. Органические нанокристаллы не только изгибаются под действием света, но и поднимают предметы тяжелее их самих. Гораздо тяжелее. Как объяснил сам Хейворд, они «исключили посредников» и напрямую преобразовали световую энергию в механическую деформацию.
Как и в любом квесте такого типа, конечно, были проблемы, которые нужно было преодолеть. Одной из основных проблем с фотохимическими материалами является создание крупномасштабного механического отклика от движений на молекулярном уровне. Это требует, чтобы реактивные молекулы были организованы так, чтобы все они двигались в одном направлении.
Решение? Использование органических нанокристаллов диарилэтен в качестве фотоактивного компонента, вводимого в полимерный материал с порами микрометрового размера.
Потенциал применения
Хотя предстоит еще много работы, как отметил Хейворд, это исследование представляет собой значительный шаг к будущему, в котором свет может стать еще более мощным источником механической энергии. Мягко говоря: представьте себе роботов, транспортные средства или дроны, работающие на лазерных лучах, а не на тяжелых батареях. Да и не только:
- Медицина и здоровье: Фотомеханические приводы можно использовать в миниатюрных медицинских устройствах, таких как микророботы, которые после введения в тело могут управляться и активироваться светом для выполнения точных операций или доставки лекарств непосредственно в интересующее место.
- Энергия и окружающая среда: Эти нанокристаллы могут быть интегрированы в солнечные панели следующего поколения, напрямую преобразующие солнечный свет в механическое движение, которое затем может быть преобразовано в электрическую энергию. Это может сделать солнечные панели более эффективными и универсальными.
- Бытовая электроника: Гибкие и складные электронные устройства, такие как смартфоны или планшеты, могут использовать эти нанокристаллы для изменения своей формы или положения в ответ на свет. Например, экран, который складывается или автоматически подстраивается под условия окружающего освещения.
Подводя итог, кажется, что дорога в будущее, питаемое светом, еще более освещена.
