Polymeren die hun functies door licht vertonen, zijn enkele decennia bestudeerd omdat ze miniaturisatie van apparaten mogelijk maken, energiebesparend, en nauwkeurige signaalcontrole. Polymeren op basis van azobenzeen, dagboekletheen, enz. zijn de pioniers, en er zijn veel voorbeelden van door licht aangedreven motoren en kunstmatige spieren gerapporteerd. Anderzijds, kaneelzuur, dat een bestanddeel is van lignine in natuurlijk hout, vertonen ook de functie door ultraviolette (UV) stralen, zodat het is toegepast op polymeren. Het vervormingsmechanisme van deze op cinnamaat gebaseerde polymeren is niet opgehelderd omdat de twee reacties van dubbele binding cis-trans isomerisatie en [2+2] cycloadditie bijna gelijktijdig plaatsvinden. Aangezien het mechanisme niet is opgehelderd, het gebruik ervan als fotovervormbaar materiaal heeft niet zoveel aandacht gekregen als het bovengenoemde azobenzeen en diaryletheen.

Om deze problemen aan te pakken, een team van onderzoekers van het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) onderzoekt het fotobuigingsmechanisme van biogebaseerde polycinnamete-films. Hun laatste onderzoek, gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces , werd geleid door professor Tatsuo Kaneko en assistent-professor Kenji Takada had ook betrekking op professor Hideyuki Murata, Universitair hoofddocent Kosuke Okyoshi, en onderzoeksassistent-professor Amit Kumar.

In dit onderzoek, polyesters werden gesynthetiseerd op basis van coumaraten waarin hydroxylgroepen waren gesubstitueerd in de aromaten van cinnamaat. Onder hen, die met fotovervormbaarheid waren poly (3-hydroxykaneelzuur) (P3HCA) en poly (3, 4-dihydroxykaneelzuur) (PdHCA). Hoewel beide films een cinnamate-eenheid hadden, P3HCA vertoonde convexe vervorming ten opzichte van een UV-bron, en PdHCA vertoonde concave vervorming, respectievelijk. Deze verschillen werden geanalyseerd door verschillende spectrale analyses. Eerst, toen de fluorescentielevensduur werd gemeten, er werd gevonden dat er twee aangeslagen toestanden zijn in P3HCA. Volgende, door tijdsopgeloste infrarood (IR) spectroscopische meting, de absorptie van de dubbele binding van de cinnamaateenheid werd getraceerd uit de verandering in het IR-spectrum tijdens UV-bestraling.

In het geval van P3HCA, er werd bevestigd dat de absorptie van de cis-gevormde -CH=CH- binding werd verhoogd door de UV-bestralingstijd te verlengen. Anderzijds, in PdHCA, er werd geen verandering in de absorptie van cis-gevormd -CH=CH- bevestigd. Om deze foto-uitbreidingen te bewijzen, er werd een experiment uitgevoerd waarbij een P3HCA-film werd bedekt met een fotomasker en UV-stralen van bovenaf werden bestraald. Wanneer de vrijstaande film werd bestraald met UV door een fotomasker, het niet-bestraalde oppervlak vertoonde ook een vervorming. Daarom, wanneer een bestralingsexperiment werd uitgevoerd met de P3HCA-film gecoat op het glassubstraat, er was geen vervorming van het oppervlak, andere kant, niet bestraald met UV, en er werd geen vervorming van het met het fotomasker bedekte deel waargenomen. Uit de bovenstaande resultaten, er werd gevonden dat P3HCA convexe vervorming vertoont door uitzetting ten opzichte van UV als gevolg van cis-isomerisatie.

Er is geen ander voorbeeld dat biobased is en de vervorming ten opzichte van UV-licht kan beheersen. In aanvulling, door het vervormingsmechanisme van polycinnamaten op te helderen door middel van dit onderzoek, nauwkeurige controle van fotovervormbaarheid op basis van een dicht polymeerontwerp kan worden verwacht. Het feit dat de fotovervormbaarheid verschilt afhankelijk van de vorm van het molecuul, zoals prof. Kaneko uitlegt:"ook al zijn het dezelfde bestanddelen, vervormingsgedrag was verschillend. Deze resultaten ondersteunen sterk de correlatie tussen de structuur en fysische eigenschappen van de op cinnamaat gebaseerde polymeren, en deze studie wordt het goede perspectief van de biogebaseerde en fotoresponsieve polymeren." het kan worden verwacht dat het een grote bijdrage zal leveren aan de ontwikkeling van nieuwe materialen op basis van moleculair ontwerp.

Verdere vooruitgang in biogebaseerd polycinnamaat als fotovervormbare materialen zal ons hopelijk dichter bij een nauwkeuriger regelbare actuator en een duurzame samenleving brengen.