Новости химической науки > Форма полимера может управляться воздействием света

Химики из Японии разработали полимерные пленки, которые под воздействием света могут перемещаться как червяки-землемеры или двигаться как конечности роботов.

Пленки, полученные Томики Икеда (Tomiki Ikeda) из Института Технологии Токио получил полимер, который сжимается при освещении видимым светом и снова расширяется при облучении ультрафиолетом.

Контроль интенсивности света и места освещения пленки позволяет управлять движением пленки по желанию экспериментаторов. (Рисунок из J. Mater. Chem., 2009, DOI: 10.1039/b815289f)

Светочувствительность полимера объясняется наличием в его структурных звеньях азобензольных фрагментов. Под действием видимого света связи N=N этих фрагментов принимают цис-конфигурацию, приводящую к сжатию полимера. Облучение полимерных пленок ультрафиолетом вызывает обратную геометрическую изомеризацию, возврат связей N=N к транс-конфигурации и разглаживанию полимера.

Для того чтобы заставить полимер «ходить», исследователи внедрили его в заламинированную пленку с острым концом (голова червя) и плоским концом (хвост червя). При сжатии полимера остроконечная часть пленки начинается двигаться вперед, когда воздействие видимого цвета меняется на воздействие ультрафиолетом, полимер выпрямляется и «голова» подтягивает за собой «хвост». Такие циклы расширения-сжатия позволяют пленке двигаться вперед по образу и подобию червя-землемера.

«Конечность робота» также может быть получена с помощью нового типа полимера, только для этого требуется более сложный способ организации полимерсодержащего материала. В этом случае исследователи чередовали слои нового полимера и инертные слои, что позволяло пленке действовать более гибко, имитируя шарнирное соединение. Контроль над интенсивностью и местом приложения света позволяет исследователям организовывать любое движение пленки по их желанию.

По словам Икеды, при функционировании полимер работает с минимумом движущихся частей, что позволяет минимизировать проблемы, связанные с трением и контактом с поверхностью. Японский исследователь предполагает использовать новый материал для прямого превращения энергии света в механическую.

Источник: J. Mater. Chem., 2009, DOI: 10.1039/b815289f

метки статьи: #новые материалы, #физическая химия, #химия поверхности, #химия полимеров