Новости

Исследователи из Японии разработали фотохромные молекулярные волокна, которые под действием поляризованного света могут выгибаться в различных направлениях.

Фотомеханические свойства материалов интересны как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения возможности создания управляемых светом силовых приводов. Ранее направление сгибания таких материалов могло быть изменено за счет изменения места воздействия света и/или его длины волны.

Хидеюки Накано (Hideyuki Nakano) из Университета Осака получил волокна из производного азобензола, образующего стеклообразный материал при затвердевании. Было обнаружено, что облучение волокна поляризованным светом приводит к изменениям в структуре волокна, что заставляет его изгибаться. При продолжительности облучения волокна в одну секунду волокно отгибается по направлению от источника света и принимает исходную форму после прекращения облучения. Накано поясняет, что свет приводит к нагреву ближней стороны волокна, вызывая неоднородное термическое расширение, которое исчезает при охлаждении волокна.

Тем не менее, при облучении волокна в течение времени, большего, чем 10 минут, для облучения светом, поляризованным вертикально или горизонтально, наблюдались различные эффекты. Облучение горизонтально поляризованным светом приводило к изгибу волокна в направлении света, после прекращения облучения возврат в исходную форму не происходил.

Облучение вертикально-поляризованным светом способствовало тому, что первоначально волокна изгибались по направлению к источнику света. Накано отмечает, что механизм обнаруженного эффекта до конца не выяснен, однако он предполагает, причиной механохимических изменений является инициируемая поляризованным светом многократная изомеризация транс-конфигурации двойной связи молекулы азобензола в цис-форму.

Японский исследователь отмечает, что главным преимуществом новой системы является то обстоятельство, что направление движения волокна может контролироваться просто за счет изменения плоскости поляризации света, а не за счет варьирования длины волны или положения источника света.

Кристофер Бардин (Christopher Bardeen), эксперт по фотоактивным материалам из Университета Калифорнии (Риверсайд) отмечает, что работа японских коллег представляет собой первый многообещающий шаг в демонстрации того, как свойства света могут быть использованы для контроля микроскопических изменений формы молекулярных твердых веществ, добавляя, что природа твердого вещества изменение направления сгиба особенно удивительна с учетом аморфной природы твердого волокна.

В дальнейшем Накано планирует протестировать новые волокна для создания новых молекулярных моторов, приводимых в движение светом. Помимо этого японский исследователь собирается выяснить механизм, обуславливающий сгибание волокон, а также выяснить соотношение между строением молекул, образующих волокна и особенностями фотомеханического поведения образованных этими молекулами материалов.