Een technologie die de real-time weergave van kleuren en vormen mogelijk maakt door veranderingen in nanostructuren is ontwikkeld door professor Kang Hee Ku en haar team aan de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST. De technologie heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen op verschillende terreinen, waaronder slimme polymeerdeeltjes.

Met behulp van blokcopolymeren heeft het onderzoeksteam de zelfassemblage van fotonische kristalstructuren op grote schaal bereikt, waarbij natuurlijke fenomenen worden nagebootst die worden waargenomen in vlindervleugels en vogelveren. Door de vorm en richting van nanostructuren te weerspiegelen, maakt deze technologie de visualisatie van levendige kleuren en ingewikkelde patronen in realtime mogelijk. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

Blokcopolymeren, samengesteld uit twee of meer verschillende monomeren die covalent gebonden zijn in een blokvorm, werden strategisch gebruikt om fasescheiding te induceren met behulp van een niet-mengende vloeistofdruppel. Professor Ku benadrukte het belang van deze prestatie en zei:"We hebben met succes honderden foutloze fotonische kristalstructuren gegenereerd door de autonome organisatie van blokcopolymeren, waardoor de noodzaak voor externe manipulatie wordt geëlimineerd."

Deze baanbrekende technologie onderscheidt zich van conventionele methoden en maakt gebruik van interne nanostructuren om kleuren te creëren die levendig, langdurig en duurzaam zijn. Bovendien blijkt de verbeterde toepasbaarheid in de weergavetechnologie uit het vermogen om grote gebieden efficiënt van patroon te voorzien.

De belangrijkste innovatie ligt in het gebruik van een polymeer dat de grootte van microstructuren in deeltjes dynamisch kan aanpassen als reactie op veranderingen in de externe omgeving. Door gebruik te maken van de unieke eigenschappen van polystyreen-polyvinylpyridine (PS-b-P2VP) blokcopolymeren, kunnen de structuur, vorm en kleur van de deeltjes worden aangepast, waardoor ze ondanks omgevingsvariaties terugkeren naar hun oorspronkelijke staat.

Real-time monitoring van structurele veranderingen onthulde dat de grootte en kleur van micro-nanostructuren zich aanpassen aan schommelingen in de alcoholconcentratie of de pH-waarde. De deeltjes die met deze technologie worden geproduceerd, vertonen met name een innovatieve ‘Ice Cream Cone’-vormstructuur, waarbij aspecten van vaste stoffen en vloeistoffen worden gecombineerd om vloeistoftrillingen te visualiseren en de vorm en kleur dynamisch te veranderen als reactie op externe stimuli.

Professor Ku zei:"Deze studie opent deuren voor de creatie van zelfassemblerende optische deeltjes, waardoor de complexe procesomstandigheden worden gestroomlijnd die doorgaans worden geassocieerd met colloïdale kristalstructuur en patroonvorming. De praktische toepassingen van de technologie in slimme verf- en polymeerdeeltjes in verschillende industrieën worden voorgesteld. "

Meer informatie: Juyoung Lee et al., Dynamische fotonische Janus-colloïden met axiaal gestapelde structurele lagen, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c00230

Aangeboden door Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie