Een team van onderzoekers van de Florida State University heeft een manier ontdekt om energiezuinig licht te gebruiken om fotopolymeren of plastic films te manipuleren - een bevinding die implicaties heeft voor een breed scala aan technologieën die licht gebruiken als energiebron om vormveranderende structuren te creëren.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Applied Polymer Materials en is een gezamenlijk werk van Associate Professors of Chemistry and Biochemistry Ken Hanson en Justin Kennemur, en FAMU-FSU College of Engineering Professor William Oates.

"Het idee is dat we energiezuinig licht willen gebruiken en mechanische kracht zo efficiënt mogelijk willen produceren", zei Hanson.

Wereldwijd werken onderzoekers aan materialen die reageren op externe prikkels zoals licht, temperatuur, magnetische velden of elektriciteit. Deze stimuli kunnen ervoor zorgen dat een materiaal van vorm, moleculaire rangschikking of mechanische eigenschappen verandert en zijn gebruikt in onderzoek in robotica, ruimtevaarttechniek, medicijnafgifte en meer.

Het onderzoeksteam van FSU was vooral geïnteresseerd in lichtgevoelige systemen voor mechanisch werk, een minder bestudeerd gebied.

Tot dusverre had onderzoek op dat gebied aangetoond dat de omzetting van licht voor dit doel vaak energetisch inefficiënt is en een hoogenergetisch licht vereist voor significante resultaten. Hanson, Kennemur en Oates waren van mening dat hun gecombineerde expertise - Hanson is een expert op het gebied van zonnecellen, Kennemur in polymeersynthese en Oates in de karakterisering en modellering van materialen - hen zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van een nieuwe benadering.

Hun onderzoeksteam werkte uiteindelijk samen aan een nieuw proces dat effectief energiezuinig licht oogst en dit gebruikt om plastic films te buigen over de dikte van plakband.

"Veel polymeren hebben stabiliteitsbeperkingen die resulteren in langzame afbraak bij blootstelling aan hoogenergetisch ultraviolet licht," zei Kennemur. "Het gebruik van zichtbaar licht met lagere energie is een geweldige manier om dit probleem te omzeilen."

Het FSU-team experimenteerde met een fotopolymeer op basis van de chemische verbinding stilbeen. Stilbene zelf heeft beperkte toepassingen, maar het kan worden gebruikt om kleurstoffen, optische witmakers of kleurstoflasers te maken. Hanson, Kennemur en Oates pasten een mechanisme toe dat een triplet-sensibilisator wordt genoemd op het polymeer, waardoor het het laagenergetische licht kon opnemen en het kon omzetten in hoogenergetisch mechanisch werk.

Toen het onderzoeksteam een ​​laag licht scheen op de op stilbeen gebaseerde plastic films, zagen ze de films buigen als reactie op de energieoverdracht.

"Het is opmerkelijk hoe, voor het eerst, laagenergetische fotonen stilbeen kunnen manipuleren om de vorm van een polymeer nauwkeurig te regelen met gepolariseerd licht," zei Oates.

Gezien deze proof of concept zijn de onderzoekers van plan dit proces in de toekomst verder te verfijnen met behulp van een verscheidenheid aan polymeerstructuren, lichtabsorberende nanostructuren en geavanceerde modelleringstools.

Andere bijdragen aan dit artikel zijn FSU-studenten Drake Beery, Eugenia Stanisauskis, Grace McLeod, Gina Guillory en postdoctoraal onderzoeker Anjan Das. + Verder verkennen

Onderzoekers ontdekken dat ruimte tussen polymeerketens invloed heeft op energieomzetting