211service.com
Išmanieji kristalai
Japonijos mokslininkai atrado organinius kristalus, kurie apšviečiami ultravioletiniais spinduliais keičia formą, o tada matomoje šviesoje grįžta į pradinę formą. Per balandžio 11 d Gamta popieriuje, jie rodo, kad kristalai gali judėti pirmyn ir atgal tarp dviejų skirtingų formų iki 100 kartų prieš įtrūkdami. Dėl kristalų gali susidaryti mažytės mašinos, kurias varo šviesa, panašios į šiandienines mikroelektromechanines sistemas, naudojamas mikrofluidikos lustuose ir optinių ryšių sistemose, kurias varo elektra.
Nano galia: Plonas krištolo ūsas, veikiamas ultravioletinių spindulių, susilenkia ir stumia aukso dalelę (matomą kaip juodą dėmę), 90 kartų viršijančią jos svorį 30 mikrometrų. Šviečianti matoma šviesa ant kristalo jį ištiesina.
Tyrėjai, vadovaujami Masahiro Irie chemijos profesorius Kyushu universitete Fukuokoje pakaitomis apšviečia ultravioletinę ir matomą šviesą ant stačiakampio kristalo, kad jis susitrauktų, o paskui vėl išaugtų iki pradinio ilgio. Jie taip pat sukūrė lazdelės formos kristalą, kurį sugebėjo sulenkti ir ištiesinti net 80 kartų. Pasilenkęs strypas gali per 30 mikrometrų atstumą išstumti aukso mikrodalelę, kuri yra 90 kartų sunkesnė už kristalą.
Anksčiau Irie išrado organinių molekulių tipą, kuris keičia spalvą reaguodamas į šviesą; jis pirmą kartą jį aprašė devintojo dešimtmečio viduryje. Tyrinėdamas šių molekulių pavienius kristalus, jo tyrimų grupė nustatė, kad kristalai taip pat keičia formą. Mums buvo [labai] malonu, kad pirmą kartą pamatėme nuotraukos sukeltą formos pasikeitimą, sako Irie.
Yra žinoma, kad kai kurie polimerai ir stiklai keičia formą veikiami šviesos. Tačiau tai pirmas kartas, kai mokslininkai mato kristalų poveikį, sako Tomiki Ikeda , Tokijo technologijos instituto polimerų chemijos profesorius. Dėl jų reguliarios struktūros formą keičiantys kristalai gali būti naudingi įvairioms reikmėms. Tai reiškia, kad galima tiksliai pakeisti formą, sako Ikeda. Kiekvieną kartą jūsų forma pasikeis veikiant ta pačia šviesa su vienodu intensyvumu... o tai labai svarbu norint tiksliai valdyti mechaninį darbą mikrometro dydžio įrenginiuose.
Pavyzdžiui, kristalai gali būti įtraukti į mikrofluidikos lustus, kad siaurais kanalais išstumtų nedidelius skysčio kiekius; skysčiai šiuo metu judinami naudojant išorinių siurblių įtampą arba slėgį. Būtų daug geriau, jei galėtumėte tai daryti su šviesa, o ne prijungti elektrodus ar šildyti, o tai galbūt trukdytų procesui, kurį bandote valdyti, sako. Markas Warneris , Kembridžo universiteto fizikas teorinis, tyrinėjantis formą keičiančias medžiagas.
Formą keičiantys kristalai taip pat galėtų būti naudojami naujos kartos jungikliuose šviesolaidinėse ryšio sistemose. Šiose sistemose duomenų paketai, keliaujantys iš vieno taško į kitą, eina per kelis centrus, kur jie perjungiami į teisingą maršrutą. Šiuo metu šviesos impulsai paverčiami elektriniais perjungimo signalais, tačiau greituose naujos kartos jungikliuose gali būti naudojami mikroskopiniai veidrodžiai, kad atspindėtų šviesą iš vieno optinio pluošto į kitą. Kristalai gali būti naudojami veidrodžiams perkelti.
Formą keičiantys kristalai turi keletą kitų pranašumų, palyginti su polimerais ir stiklais, naudojami mikromechaninėse srityse, nes jie gana greitai reaguoja į šviesą ir su reikšmingais pokyčiais. Jie turi daug dramatiškesnį poveikį nei yra kitose medžiagose, sakoma J. Michaelas McBride'as , organinės chemijos profesorius Jeilio universitete, New Haven, CT. Kristalai reaguoja į šviesą greičiau nei polimerai – transformuojasi per 25 mikrosekundes, o polimerai užtrunka kelias sekundes. Ir jie labiau deformuojasi nei akiniai. Pavyzdžiui, stačiakampis kristalas susitraukia 5–7 procentais savo ilgio, o stiklinės molekulės pasikeičia maždaug 2 procentais. Tačiau Warneris pabrėžia, kad nors polimerai reaguoja lėčiau, kai kurie guminiai polimerai deformuojasi daugiau nei 100 procentų, todėl jie gali būti naudingesni. Tai priklauso nuo jūsų turimos programos.
Irie sako, kad jo tyrimų grupė dabar bando paruošti įvairių tipų kristalus, kurie galėtų susidoroti su formos pokyčiais daugiau nei 100 kartų be įtrūkimų. Komanda taip pat kuria naujus junginius, kurie rodo įvairius formos pokyčius, pavyzdžiui, nuo strypo formos iki plokštės formos.