QUT-onderzoekers hebben kruisende lichtstralen gebruikt om chemische reacties in een geavanceerd materiaal te beheersen, wat de weg vrijmaakt voor toekomstig gebruik in 3D-printers die hele lagen tegelijk printen in plaats van afzonderlijke punten.

Het interdisciplinaire onderzoeksteam van QUT's Centre for Materials Science, bestaande uit Dr. Sarah Walden, Leona Rodrigues, Dr. Jessica Alves, Associate Professor James Blinco, Dr. Vinh Truong en ARC Laureate Fellow Professor Christopher Barner-Kowollik, hebben hun onderzoek gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Dr. Walden zei dat licht een bijzonder wenselijk hulpmiddel was om chemische processen te activeren, vanwege de precisie die het bood bij het starten van een reactie.

"Het meeste werk dat de onderzoekers van de Soft Matter Materials Group van QUT in het verleden met licht hebben gedaan, was het gebruik van een laserstraal om een ​​chemische reactie te starten en te stoppen langs het hele volume waar het licht het materiaal raakt," zei Dr. Walden.

"In dit geval hebben we twee verschillend gekleurde lichtbundels en de reactie vindt alleen plaats waar de twee bundels elkaar kruisen. We gebruiken één kleur licht om één molecuul te activeren en de tweede kleur licht om een ​​ander molecuul te activeren. En waar de twee lichtstralen elkaar ontmoeten, de twee geactiveerde moleculen reageren om een ​​vast materiaal te vormen.

"Normaal gesproken beweegt de inkjet in een 3D-printer in twee dimensies, waarbij hij langzaam één 2D-laag afdrukt voordat hij omhoog gaat om een ​​andere laag erop te printen. Maar met deze technologie zou je een heel tweedimensionaal vel kunnen activeren en de het hele blad in één keer."

Professor Barner-Kowollik zei dat dergelijke tweekleurige geactiveerde materialen momenteel zeer zeldzaam zijn. "Dit project gaat over het bewijzen van de levensvatbaarheid van de inkt voor de toekomstige generatie printers," zei hij.

Professor Barner-Kowollik, wiens carrière is gericht op de kracht en mogelijkheden van licht in materiaalkunde, werd onlangs erkend met de hoogste prijs van Australië voor scheikunde, de David Craig-medaille van 2022, uitgereikt door de Australian Academy of Science.

Professor Barner-Kowollik zei dat een van de uitdagingen van het project was om twee moleculen te vinden die kunnen worden geactiveerd door twee verschillende kleuren licht en ze vervolgens samen te laten reageren.

"Dit is waar de innovatie vandaan komt", zei professor Barner-Kowollik. "Je wilt dat een molecuul wordt geactiveerd met de ene kleur licht, maar niet met de andere kleur, en vice versa. Dat is niet gemakkelijk te vinden, het is eigenlijk best moeilijk te vinden."

Dr. Truong was na veel werk in staat om twee moleculen te vinden die op de vereiste manier op de lichten reageerden en samen een zeer solide materiaal vormden.

"In ons chemisch ontwerp zijn beide door licht geactiveerde processen omkeerbaar," zei Dr. Truong. "Daardoor kunnen we precies bepalen wanneer en waar het vaste materiaal zich kan vormen." + Verder verkennen

Algoritmen en lasers temmen chemische reactiviteit