Blok Gel sebagai bunglon

Bahan baru bertindak balas kepada rangsangan alam sekitar dengan perubahan warna drastik

Gel berubah warna selepas penambahan ammonium klorida. Youngjong Kang
membaca dengan kuat

Satu gel yang boleh mengubah warna seperti bunglon kini telah dibangunkan oleh penyelidik Amerika. Ciri khas bahan baru: warnanya boleh dipengaruhi secara khusus oleh faktor persekitaran seperti suhu, salinitas, kelembapan atau tekanan. Oleh itu, bahan yang dikemukakan dalam jurnal "Bahan Alam" boleh digunakan, contohnya, sebagai sensor kimia cepat dan murah.

Contohnya, objek yang menukar warna bergantung pada cahaya atau sudut pandang adalah sesuatu yang baru. Tetapi sekali dibuat, variasi warna objek ini tetap sama. Walau bagaimanapun, para saintis di Massachusetts Institute of Technology (MIT) ingin membangunkan bahan yang akan mengubah warnanya bergantung kepada rangsangan luar. "Kami mahu membuat sesuatu yang boleh laras, " jelas Edwin Thomas, profesor penyelidikan bahan dan ketua kajian.

Untuk mencapai matlamat ini, para penyelidik mula-mula bermula dengan filem gel nipis yang berserabut lapisan dua bahan, polistirena dan poli-2-vinil-piridin (2VP). Ketebalan masing-masing lapisan dan indeks bias mereka menentukan warna di mana gel yang dihasilkan muncul. Ketebalan lapisan polistirena yang lebih keras sentiasa tetap malar, tetapi lapisan poli-2-vinil-piridin lembut merespon kepada faktor luaran dalam pecahan sesaat dengan perubahan dalam pengesahannya.

Schwellschicht membuat gel bunglon

Kunci kebolehubahan ialah atom nitrogen lapisan 2VP, yang membawa caj positif. Ini mewujudkan rantaian polielektrik yang dapat membengkak di dalam air dengan seribu kali jumlahnya. Apabila caj di sepanjang paksi utama rantaian ini terpencil antara satu sama lain, sebagai contoh dengan menambahkan kepekatan ion garam yang tinggi ke dalam air, rantai 2VP memecahkan kepada gegelung yang tidak berurutan. Sekiranya ion garam dibilas semula, rantai boleh disusun semula dan lapisan mula membengkak lagi.

Bergantung kepada keadaan pembengkakan lapisan 2VP, keseluruhan blok gel mencerminkan cahaya yang berbeza. Seperti yang diketahui oleh penyelidik, panjang gelombang yang dicerminkan boleh berubah sebanyak 575 peratus - rekod mutlak terhadap bahan perubahan warna sebelumnya, yang kebanyakannya terdiri daripada molekul yang dikenakan dalam struktur kisi 3D. Kesan perubahan warna disebabkan oleh fakta bahawa gel 2VP mengembang hanya satu arah dan oleh itu pembiasan cahaya diubah dengan cara yang lebih disasarkan dan berkesan. paparan

Perubahan warna ke atas keseluruhan spektrum cahaya

Tetapi gel baru bukan sahaja bertindak balas terhadap ion garam, tetapi juga tekanan, suhu dan kelembapan menyebabkan perubahan warna. "Anda boleh menggunakan faktor mekanikal atau kimia untuk mendapatkan reaksi yang sangat kuat, " jelas Thomas. "Ia berfungsi merentasi jarak penuh dari cahaya ultraviolet pada 300 nanometer panjang gelombang ke inframerah pada 1, 600 nanometer."

"Ini adalah cara yang bijak dan mudah untuk membuat bahan-bahan fotonik yang sifat optiknya boleh ditala secara individu secara menyeluruh, " jelas Andrew Lovinger, Ketua Kejuruteraan Polimer. Program Yayasan Sains Kebangsaan, yang mempromosikan projek ini. Aplikasi yang mungkin untuk sensor berdasarkan gel ini, sebagai contoh, dalam pemprosesan makanan. Di sini, sensor boleh menunjukkan jika makanan kering mungkin terlalu lembab.

(Institut Teknologi Massachusetts, 22 Okt 2007 - NPO)