211service.com
Gudrie kristāli
Pētnieki Japānā ir atklājuši organiskus kristālus, kas maina formu, kad tie tiek apgaismoti ar ultravioleto gaismu, un pēc tam redzamā gaismā atgriežas sākotnējā formā. Kādā 11. aprīlī Daba papīra, tie parāda, ka kristāli var pārvietoties uz priekšu un atpakaļ starp divām dažādām formām līdz pat 100 reizēm pirms plaisāšanas. Kristāli var novest pie mazām mašīnām, kuras darbina gaisma, līdzīgas mūsdienu mikroelektromehāniskajām sistēmām, ko izmanto mikrofluidikas mikroshēmās un optisko sakaru sistēmās, kuras darbina elektrība.
Nano jauda: Plāna kristāla ūsa saliecas, pakļaujot to ultravioletajai gaismai, nospiežot zelta daļiņu (redzama kā melns plankums), kas 90 reizes pārsniedz tās svaru 30 mikrometrus. Uz kristāla spīdoša redzamā gaisma to iztaisno.
Pētnieki, kuru vadīja Masahiro Irijs , ķīmijas profesors Kjusju universitātē Fukuokā, pārmaiņus spīdina ultravioleto un redzamo gaismu uz taisnstūra kristāla, lai tas sarautos un pēc tam atjaunotos līdz sākotnējam garumam. Viņi ir arī izveidojuši stieņa formas kristālu, ko viņi varēja saliekt un pēc tam iztaisnot pat 80 reizes. Kad tas izliecas, stienis var izspiest zelta mikrodaļiņu, kas ir 90 reizes smagāka par kristālu, cauri 30 mikrometru attālumam.
Iepriekš Irie izgudroja organisko molekulu veidu, kas maina krāsu, reaģējot uz gaismu; viņš pirmo reizi to aprakstīja 80. gadu vidū. Pētot šo molekulu monokristālus, viņa pētnieku komanda atklāja, ka kristāli arī maina formu. Mēs bijām [ļoti] satraukti, pirmo reizi redzot fotoattēlu izraisītās formas izmaiņas, saka Irija.
Ir zināms, ka daži polimēri un stikli maina formu, pakļaujoties gaismai. Bet šī ir pirmā reize, kad pētnieki ir redzējuši ietekmi kristālos, saka Tomiki Ikeda , Tokijas Tehnoloģiju institūta polimēru ķīmijas profesors. To regulārā struktūra var padarīt formu mainošus kristālus noderīgus dažādos lietojumos. Tas nozīmē, ka var izraisīt precīzas formas izmaiņas, saka Ikeda. Katru reizi, pakļaujot tai pašai gaismai ar tādu pašu intensitāti, jums būs tādas pašas formas izmaiņas… kas ir ļoti svarīgi precīzai mehāniskā darba kontrolei mikrometra izmēra ierīcēs.
Piemēram, kristālus varētu iekļaut mikrofluidikas mikroshēmās, lai caur šauriem kanāliem izspiestu nelielus šķidruma daudzumus; šķidrumi pašlaik tiek pārvietoti ar spriegumu vai spiedienu no ārējiem sūkņiem. Ir daudz patīkamāk, ja jūs to varētu darīt ar gaismu, nevis savienot elektrodus vai uzklāt tiem siltumu, kas varētu traucēt procesam, kuru mēģināt kontrolēt, saka. Marks Vorners , Kembridžas universitātes teorētiskais fiziķis, kurš pēta formu mainošus materiālus.
Formu mainošus kristālus varētu izmantot arī nākamās paaudzes slēdžos optiskās šķiedras sakaru sistēmās. Šajās sistēmās datu paketes, kas pārvietojas no viena punkta uz otru, iet cauri vairākiem centrmezgliem, kur tie tiek pārslēgti uz pareizo maršrutu. Pašlaik gaismas impulsi tiek pārveidoti par elektriskiem signāliem pārslēgšanai, bet ātri nākamās paaudzes slēdži var izmantot mikroskopiskus spoguļus, lai atspoguļotu gaismu no vienas optiskās šķiedras uz otru. Kristālus varētu izmantot spoguļu pārvietošanai.
Formu mainošajiem kristāliem ir dažas citas priekšrocības salīdzinājumā ar polimēriem un stikliem, ko izmanto mikromehāniskos lietojumos, jo tie salīdzinoši ātri un ar būtiskām izmaiņām reaģē uz gaismu. Viņiem ir daudz dramatiskāks efekts, nekā tas ir pieejams citos materiālos, saka Dž. Maikls Makbraids , organiskās ķīmijas profesors Jēlas Universitātē, Ņūheivenā, CT. Kristāli reaģē uz gaismu ātrāk nekā polimēri, pārveidojot 25 mikrosekundēs, kamēr polimēri aizņem dažas sekundes. Un tās vairāk deformējas nekā brilles. Piemēram, taisnstūrveida kristāls saraujas par 5 līdz 7 procentiem no tā garuma, savukārt stiklveida molekulas mainās par aptuveni 2 procentiem. Taču Vorners norāda, ka, lai gan polimēri reaģē lēnāk, dažiem gumijas polimēriem ir vairāk nekā 100 procentu deformācijas, tāpēc tie varētu būt noderīgāki. Tas ir atkarīgs no lietojumprogrammas, kuru jūs domājat.
Irie saka, ka viņa pētnieku komanda tagad mēģina sagatavot dažāda veida kristālus, kas varētu tikt galā ar formas izmaiņām vairāk nekā 100 reizes bez plaisāšanas. Komanda arī izstrādā jaunus savienojumus, kas parāda dažāda veida formas izmaiņas, piemēram, pārejot no stieņa formas uz plāksnes formu.