Onderzoekers van de Nagoya University in centraal Japan hebben een studie gepubliceerd in het Journal of Materials Chemistry C op een drukgevoelig materiaal, bekend als fluorenylideen-acridane (FA). Hun onderzoek heeft potentiële toepassingen voor technologieën die verband houden met druksensoren, opname- en weergaveapparaten.

Mechanochrome materialen veranderen van kleur als reactie op externe stimuli, zoals mechanische druk. Eerder onderzoek naar mechanisme was echter beperkt tot kwalitatieve rapporten, zoals of de kleur veranderde. Tot nu toe ontbrak kwantitatieve analyse.

Om de kleurverandering kwantitatief te beschrijven, analyseerde een onderzoeksteam onder leiding van professor Yutaka Matsuo, van de afdeling Chemical Systems Engineering, Graduate School of Engineering, Nagoya University, FA, een type mechanochrome materiaal. Bij het uitvoeren van verschillende tests op materialen die FA bevatten, ontdekten ze dat het bij aanraking van kleur veranderde van geel naar donkergroen. Maar, in tegenstelling tot andere mechanochrome materialen, veranderde het van kleur door het te absorberen, in plaats van van kleur te veranderen door licht uit te stralen. Dit maakt het uniek.

Voorheen werd het mechanochrome gedrag van FA meestal in krachtvorm waargenomen. Voor hun huidige onderzoek heeft het onderzoeksteam echter eerst een dunne film van FA gefabriceerd, waardoor ze de daaropvolgende metingen konden uitvoeren. Om vervolgens kleurveranderingen te kwantificeren, pasten onderzoekers meettechnieken toe die diffuse reflectie ultraviolet-zichtbare (UV-vis) spectroscopie worden genoemd.

Om de structurele veranderingen van FA indirect te meten, gebruikten ze bovendien Kelvin-krachtmicroscopie. Toenemende mechanische druk veranderde geleidelijk de kleur van geel in groen. Bovendien, hoe meer druk uitgeoefend, hoe meer de FA-structuur veranderde. Deze gegevens verduidelijkten de kwantitatieve relatie tussen de hoeveelheid mechanische druk en de mate van kleurverandering van een FA-bevattend materiaal. Dit is het eerste rapport van FA dat kwantitatieve gegevens gebruikt.

Uit de metingen van de onderzoekers bleek ook dat FA een hoge ruimtelijke resolutie heeft. De FA-film detecteerde druk die werd uitgeoefend over een breedte van slechts 50 nanometer, waardoor de ruimtelijke resolutie 1000 keer beter is dan die van andere commercieel beschikbare drukgevoelige films. Bovendien, wanneer behandeld met ethanol, keerde de filmkleur terug naar geel.

Dit is belangrijk omdat om de kleurverandering om te keren, eerdere studies alleen sterke oplosmiddelen gebruikten, zoals chloroform. Maar nu kunnen algemeen beschikbare oplossingen zoals alcohol worden gebruikt met deze technologie.

Kwantitatieve meting van FA opent vele mogelijkheden voor technologieën zoals schijfopslag. "Optische schijfapparaten, zoals cd's en dvd's, gebruiken laserlicht om gegevens te schrijven", zei professor Matsuo. "We zouden kleurveranderingen na mechanische druk kunnen gebruiken om informatie op te slaan," vervolgde hij.

Bovendien kunnen de meettechnieken voor FA uit deze studie naast FA ook van toepassing zijn op andere soorten mechanochrome materialen. Dit betekent dat deze studie ook zou kunnen bijdragen aan toekomstig onderzoek naar druksensortechnologie.

Tot slot kan kleur ons vertellen of een materiaaloppervlak is aangeraakt en of het daarna is afgeveegd met alcohol. Dit kan gevolgen hebben voor het schoonhouden van oppervlakten. Het is nu bijvoorbeeld mogelijk om een ​​toekomstige tafel voor te stellen die van kleur verandert wanneer deze wordt aangeraakt en vervolgens wordt schoongeveegd, een technologie die waardevol zou zijn in een ziekenhuis of andere omgeving die de overdracht van virussen door contact met besmette oppervlakken wil voorkomen. + Verder verkennen

Schaderapporterende en zelfherstellende huidachtige polymere coatings