211service.com
Krāsu veidošana ar magnētiem
Materiāls, ko izstrādājuši Kalifornijas Universitātes Riversaidas pētnieki, var iegūt jebkuru varavīksnes krāsu, zinātniekiem vienkārši mainot attālumu starp materiālu un magnētu. To var izmantot sensoros vai, iekapsulētu mikrokapsulās, pārrakstāmos plakātos vai citos lielos krāsu displejos.
Varavīksnes rūsa: Nanoskopisku dzelzs oksīda daļiņu šķīdums maina krāsu, magnētam tuvojoties, izraisot daļiņu pārkārtošanos. Palielinoties magnētiskā lauka stiprumam, krāsa mainās no sarkanas uz zilu.
Pētnieki izgatavoja materiālu, izmantojot augstas temperatūras metodi, lai sintezētu nanomēroga kristāliskas magnetīta daļiņas, dzelzs oksīda formu. Katra daļiņa tika izgatavota aptuveni 10 nanometru diametrā, jo, kļūstot daudz lielākai par šo, magnetīta daļiņas kļūst par pastāvīgiem magnētiem, un tāpēc tās sagrupētos un izkristu no šķīduma. 10 nanometru daļiņas sagrupējas kopā, veidojot vienāda izmēra sfēriskas kopas, katrai aptuveni 120 nanometri; testos šīs kopas mēnešiem ilgi ir palikušas suspendētas šķīdumā.
Pārklājot šīs kopas ar elektriski lādētu virsmaktīvo vielu, pētnieki liek klasteriem atgrūst viens otru. Kad pētnieki izmanto magnētu, lai neitralizētu atbaidīšanas spēkus, kopas pārkārtojas un tuvojas viena otrai, mainot atstarotās gaismas krāsu. Jo spēcīgāks ir magnētiskais lauks, jo tuvāk atrodas daļiņas, krāsai mainoties no spektra sarkanā gala uz zilo, pretējo galu, magnētam tuvojoties materiālam. Magnēta pārvietošana ļauj elektrostatiskajam lādiņam atkal izspiest daļiņas, atgriežot sistēmu tās sākotnējā stāvoklī.
Šīs sistēmas skaistums ir tas, ka tā ir tik vienkārša, saka Orlins Velevs , ķīmijas un biomolekulārās inženierijas profesors Ziemeļkarolīnas štata universitātē. To var izmantot lielās platībās, jo tas ir ļoti lēts un ļoti viegli pagatavojams. Darbs ir publicēts žurnāla agrīnajā tiešsaistes izdevumā lietišķā ķīmija .
Multivide
Video par risinājuma krāsas maiņu.
Vairāki citi pētnieki ir izstrādājuši materiālus, kas maina krāsu, daži no tiem arī tiek kontrolēti ar magnētiskiem spēkiem; citi izmanto elektriskus vai mehāniskus spēkus. Riversaidas pētnieki, kuru vadīja Yadong Yin , ķīmijas profesors, tomēr spēj iepakot daudz vairāk magnētisko materiālu katrā sfēriskajā celtniecības blokā, kas bija iespējams iepriekš. Senfords Ašers , Pitsburgas universitātes ķīmijas un materiālu zinātnes profesors, kurš ir iekapsulējis magnetīta daļiņas polimēru sfērās, saka, ka jaunā pieeja palielina magnētiskā materiāla daudzumu piecas reizes.
Rezultātā jaunos materiālus var pieskaņot lielākam krāsu skaitam nekā iepriekš izgatavotos materiālus. Patiešām, Ziemeļkarolīnas štata Velevs, kurš strādā pie materiāliem, kas maina krāsu, reaģējot uz elektroniskiem signāliem, saka, ka nezina nevienu citu materiālu, kas spētu uzņemt tik plašu krāsu diapazonu.
Riversaidas pētnieki atklāja, ka materiālu apstrāde augstā temperatūrā nodrošināja, ka 10 nanometru daļiņas veido kristālisku atomu struktūru. Tas arī izraisīja daļiņu sagrupēšanos, veidojot līdzīga izmēra kopas. Turpretim biežāk izmantotā sintēze istabas temperatūrā rada daļiņas, kas veido neregulāras aglomerācijas. Šķiet, ka kopu viendabīgums un daļiņu kristāliskums uzlabo materiālu magnētisko reakciju, saka Yin, lai gan viņš un viņa kolēģi joprojām pēta iesaistītos pamatā esošos mehānismus.
Materiāli var mainīt krāsas ar ātrumu divas reizes sekundē, kas joprojām ir pārāk lēns izmantošanai televizoros un datoru monitoros. Yin cer vēl vairāk palielināt pārslēgšanās ātrumu, izmantojot mazāku materiālu daudzumu, iespējams, mikroskopiskās kapsulās. Šādi nelieli daudzumi atvieglos vienota magnētiskā lauka uzrādīšanu visam paraugam, potenciāli veicinot kopu pārkārtošanu. Arī šādas mikrokapsulas var sakārtot, veidojot pikseļus displejā, kā tas tagad tiek darīts ar E-Ink, elektroniskā papīra veidu, ko izmanto dažos elektronisko grāmatu lasītājos un mobilajos tālruņos. (Skatiet sadaļu Laba lasāmviela.)
Bet pat ar lielāku ātrumu Yin negaida, ka materiāli aizstās pašreizējo datoru monitoru tehnoloģiju. Drīzāk viņš ir vērsts uz lielāka mēroga lietojumiem, kas varētu izmantot materiālu zemās izmaksas. Kā piemērus var minēt plakātus, kurus var pārrakstīt, taču tiem nav jāmaina tikpat ātri kā video.
Viens būtisks pašreizējo materiālu trūkums ir tāds, ka tiem būtu nepieciešama pastāvīga strāvas padeve, lai saglabātu magnētisko lauku un noturētu mikrokapsulas noteiktā krāsā. Iņ nākamais solis ir izstrādāt materiālu versiju, kas paliek stabila pēc to krāsas maiņas, tas ir, līdz brīdim, kad tie tiek pārslēgti uz jaunu krāsu. Ja tas ir iespējams, plakātu varētu izdrukāt ar kaut ko līdzīgu lasīšanas-rakstīšanas galviņai uz cietā diska, saka Iņs. Tas saglabātu attēlu, līdz tas tiek pārrakstīts ar citu drukas galviņas piegājienu, neizmantojot jaudu.
Šajā posmā ir jautri spēlēt, saka Velevs. Varbūt vēlākos posmos to varētu izmantot kādam dekoratīvam nolūkam, piemēram, krāsai, kas maina krāsu, vai dažiem jauniem etiķešu vai displeja dēļu veidiem. Šobrīd tas ir skaists pētījums.