Onderzoekers ontdekten, tijdens het onderzoeken van de fotomechanische eigenschappen van diaryletheen, dat onder bestraling met UV-licht het kristal van de verbinding afpelt tot kristallen van micrometerformaat met 's werelds hoogste snelheid van 260 microseconden. Naarmate het materiaal terugkeert naar zijn vroegere moleculaire structuur wanneer het wordt blootgesteld aan zichtbaar licht, de exfoliatiemethode positioneert zichzelf als een kandidaat voor de productie van fotoactuatoren.

Kijk naar elk stuk machine en je zult een complex netwerk van bewegende delen zien, of actuatoren, elk met zijn eigen functie, allemaal samenwerken voor een gemeenschappelijk doel. Van dit perspectief, de manier waarop de meeste machines verschillen, is de manier waarop hun actuators worden aangedreven:graafmachines zijn afhankelijk van gecomprimeerde vloeistof (hydraulische), het remsysteem in een auto maakt gebruik van perslucht (pneumatisch), en een printer heeft elektriciteit.

Wat als de bewegende delen van een machine door licht zouden kunnen worden aangedreven? Een machine die bestaat uit fotoactuators zou geen direct contact met de stroombron nodig hebben om te bewegen. Onder de vele mogelijke functies, het kan nauwkeurig worden gemanipuleerd op plaatsen waar machines met elektrische bedrading of circuits dat niet kunnen, bijvoorbeeld de haarvaten van het menselijk lichaam.

"Het probleem is het manipuleren van een materiaal met licht met de snelheid en grootte die geschikt zijn voor fotomechanische apparaten, ", zegt promovendus Masato Tamaoki. Hij maakte deel uit van een onderzoeksgroep, onder leiding van professor Seiya Kobatake van de Graduate School of Engineering, Osaka City University dat, met behulp van UV-licht op kristallen gemaakt van een verbinding genaamd diaryletheen, afgepelde kristallen ter grootte van 2-4 micrometer met een snelheid van 260 microseconden, waardoor het 's werelds snelste exfoliatie van een fotomechanisch materiaal is. Hun resultaten werden online gepubliceerd in Kristalgroei en ontwerp van de American Chemical Society op 19 april, 2021.

"Mijn lab onderzoekt al jaren de fotomechanische eigenschappen van diaryletheen, " zegt professor Kobatake. Ze ontdekten dat onder UV-licht, de moleculen van de verbinding vertoonden gedragingen zoals uitzetting/contractie, buigen, draaien en schillen. "Er waren slechts twee voorbeelden van het pelgedrag, waardoor het een zeer zeldzame beweging is, " zegt meneer Tamaoki, "We hebben ons op dit probleem geconcentreerd door te experimenteren met kristalgrootte en fotobestralingsomstandigheden."

Ze ontdekten dat onder de spanning van UV-licht dat relatief al het diaryletheen binnendringt, het zou veranderen in een blauwe kleur en barsten. Echter, als het licht was gericht op een omgeving van het kristal, het afpellen van de belichte sectie vond plaats met een verrassende 260 microseconden. Als we dit vergelijken met eerder geregistreerde metingen van 10 seconden tot 10 seconden, "We zijn erg blij dat we 's werelds snelste, fotoreversibel exfoliatiegedrag, die naar verwachting een nieuwe productiemethode voor fotoactuatormaterialen zal worden, " zegt meneer Tamaoki.