Двумерные молекулярные нанослофы расширяются при освещении светом

Так называемые растущие монстры или расширяемые игрушки для воды – это не что иное, как пластиковые фигурки с возможностью расширения при помещении в воду.

В моделировании показаны молекулы, пораженные светом, вызывающие расширение двумерного нанослоя. (Image credit: Richard Remsing, PhD, Temple University)

Инновационные исследования в области материаловедения берут сигналы этой идеи. Однако в этой области инженеры обнаружили, что крошечные кристаллические решетки, известные как «самоорганизующиеся молекулярные нанослои», расширяются при воздействии света на месте воды.

Прорыв был опубликован в Трудах Национальной академии наук в марте 2018 года и может стать основой инновационных осцилляторов, световых исполнительных механизмов и других микроскопических электронных компонентов, полезных при разработке искусственных мышц и другие мягкие роботизированные системы.

Согласно Shenqiang Ren, ведущему автору исследования и исследователю университета в Институте RENEW из Буффало, работающему над решением сложных экологических проблем, основное внимание в исследовании уделяется концепции науки о материалах, называемой фотострикцией, или эффекту прямого преобразования света в механическое движение.

« В этом случае мы используем свет – что угодно – от солнечного света до простого лазера – для того, чтобы двумерный наноселект расширялся с невероятно быстрым темпом », – заявил он.

Скорость расширения нанослоя имеет порядок только субмиллисекунд. Как заявил Рен, доктор философии, профессор кафедры механической и аэрокосмической инженерии в Школе инженерии и прикладных наук UB, этот процесс поддерживается фотострикционным эффектом, который обычно избегает необходимости генерировать электричество для перемещения вещей .

Исследование показало, что нанослое образовано из молекул бакибола и молекулярного соединения переноса заряда DBTTF, и оно может расширяться до 5,7% от его фактического размера.

Хотя это может показаться маловероятным, рассмотрим следующий сценарий: человек весом 200 фунтов и расширяющийся до 5,7% должен будет добавить 11,4 фунта в секунду, чтобы идти в ногу со светоиндуцированным нанослотом.

Хотя расширяемые игрушки для воды набухают значительно больше, чем это, они не возвращаются к их фактическому размеру. Напротив, нанорельеф возвращается к своей первоначальной форме, что делает его перспективно очень полезным в качестве светового запуска в искусственных мышцах, который может применяться в различных областях, таких как медицинские устройства и промышленная робототехника.

Ученые из Университета Темпл и Нанкинского университета науки и техники в Китае внесли свой вклад в исследование. Гранты от Министерства энергетики США и Национального научного фонда США поддержали исследование.

Source link