کشف ماده عجیبی که با تابش نور در تعامل است


کشف ماده عجیبی که با تابش نور در تعامل است

ددارنیوز – بر اساس مطالعه جدیدی که در مجله Science منتشر شده است، برای اولین بار محققان از نور و تنها یک کاتالیزور برای تغییر خواصی مانند سختی و انعطاف پذیری در مولکول های هم نوع استفاده کرده اند.

این تیم با الهام از موجودات زنده مانند درختان و صدف‌ها، ماده منحصربه‌فردی ایجاد کرده‌اند که ۱۰ برابر قوی‌تر از لاستیک طبیعی است و ممکن است منجر به انعطاف‌پذیری بیشتر وسایل الکترونیکی و روبات‌ها شود.

یکی از نویسندگان این مطالعه، پروفسور زکریاس پیج، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: «این اولین ماده در نوع خود است. توانایی کنترل تبلور (کریستالیزاسیون) و در نتیجه خواص فیزیکی مواد با استفاده از نور به طور بالقوه برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا محرک‌ها در رباتیک نرم دگرگون‌کننده است.

دانشمندان مدت‌هاست که روی ایجاد مواد مصنوعی کار می‌کنند که خواص ساختارهای زنده مانند پوست و ماهیچه را تقلید می‌کنند. ساختار موجودات زنده به راحتی ویژگی هایی مانند قدرت و انعطاف پذیری را با هم ترکیب می کند. با این حال، هنگام استفاده از مخلوطی از مواد مصنوعی متنوع برای شبیه سازی این ویژگی ها در آزمایشگاه، محققان اغلب شکست می خورند.

پیج می گوید: «اغلب وقتی مواد با هم گروه بندی می شوند، به خصوص اگر خواص مکانیکی بسیار متفاوتی داشته باشند، می خواهند از هم جدا شوند.

با این حال، با استفاده از نور برای تغییر سفتی یا انعطاف‌پذیری مواد، پیج و همکارانش می‌توانند ساختار پلاستیک‌مانند مواد را تنظیم و اصلاح کنند.

در این استراتژی متفاوت، شیمیدانان با یک مونومر شروع کردند. به زبان ساده، این مولکول واحد، ساختارهای بزرگتری به نام پلیمر را با پیوستن به مولکول های مشابه دیگر، مانند پلیمر در اغلب پلاستیک های رایج، تشکیل می دهد.

پس از آزمایش ده‌ها کاتالیزور، محققان کاتالیزوری را کشف کردند که وقتی با یک مونومر ترکیب می‌شود و در معرض نور مرئی قرار می‌گیرد، یک پلیمر «نیمه کریستالی» شبیه پلیمرهای موجود در الاستومرها تولید می‌کند. به طور قابل توجهی، در محلی که نور به آن برخورد کرد، مواد سفت تری ایجاد شد، در حالی که قطعات بدون پوشش خواص انعطاف پذیر و نرم خود را حفظ کردند.

این ماده قوی‌تر و کشش‌تر از مواد دیگر بود، زیرا از یک ماده واحد با خواص متمایز تشکیل شده بود.

مونومر و کاتالیزور مورد استفاده در این مطالعه به راحتی به صورت تجاری در دسترس هستند و واکنش در دمای محیط رخ می دهد. علاوه بر این، منبع نور در این آزمایش یک چراغ LED آبی بود که ارزان است.

محققان ادعا می‌کنند که این واکنش از حداقل زباله‌های خطرناک استفاده می‌کند و کمتر از یک ساعت طول می‌کشد و این روش را سریع، مقرون‌به‌صرفه، انرژی کارآمد و سازگار با محیط‌زیست می‌کند.

به گفته تیم تحقیقاتی، این ماده می تواند به عنوان پایه ای انعطاف پذیر برای ایمن سازی قطعات الکترونیکی در دستگاه های پزشکی یا پوشیدنی ها استفاده شود.

در زمینه رباتیک، مواد قوی و انعطاف پذیر برای بهبود تحرک و دوام ترجیح داده می شود، بنابراین پتانسیل استفاده از مواد جدید در صنعت نیز وجود دارد.

محققان سعی خواهند کرد در مرحله بعدی اشیاء بیشتری با این ماده ایجاد کنند تا استفاده از این ماده را بیشتر تایید کنند.

آدریان ریلسکی، نویسنده ارشد این مطالعه و دانشجوی دکترا در موسسه فناوری آستین، گفت: “ما مشتاقانه منتظر کشف راه هایی برای اعمال این شیمی در ساخت اجسام سه بعدی هستیم که شامل اجزای سخت و نرم هستند.”