Ученые создали материал, способный двигаться за счет света

  • 6 Июл, 2017

Движение «от Солнца».

Ученые из Технического университета Эйндховена (Нидерланды) и Кентского университета (штат Огайо, США) создали материал, изгибающийся под действием света и способный двигаться в определенном направлении, подобно гусенице. Статья, посвященная разработке, была опубликована в журнале Nature.

Ученые создали материал, способный двигаться за счет света

Фото: tue.nl / Bart van Overbeeke

Поведение материала основано на явлении фотоизомеризации, при котором материал меняет свою структуру под действием облучения от одного изомера к другому.

Ученые создали мономеры на основе азобензола. Из-за его фотоизомеризации полученные на его основе длинные мономеры сокращались под действием ультрафиолета. Для того, чтобы превратить этот эффект, происходящий на молекулярном уровне, в полноценное макроскопическое движение, ученые создали полоски на основе этого полимера.

В процессе создания ученые расположили мономеры таким образом, что они плавно поворачивались от параллельного состояния на одной стороне полоски к перпендикулярному на другой. В итоге, молекулы на первой стороне сокращались вдоль полоски, а на второй стороне сокращались перпендикулярно, из-за чего полоска утончалась и расширялась вдоль своей оси.

При этом полоска освещалась ультрафиолетовым излучением почти горизонтально, и при выгибании отдельного фрагмента он заслонял свет для остальной части. Из-за того что пленка нагревалась при облучении, при затенении тепло инициировало процесс обратной изомеризации.

Ученые создали приводимую в движение светом «гусеницу»

Направление распространения волны зависит от ориентации молекул в пленке, а следовательно, от того, какой стороной повернута пленка | Фото: Anne Helene Gelebart / Nature

Совмещение процессов выгибания и расслабления фрагментов пленки создавало волну вдоль полоски, направление который зависело от того, какая из сторон полоски освещалась ультрафиолетом.

Ученые решили использовать это свойства для создания устройства, которое перемещалось бы подобно гусенице и использовало свет в качестве «топлива». Они закрепили полоску полимера внутри прямоугольной рамки, длина которой была меньше длины полоски, благодаря чему полоска изначально приобрела выгнутую форму.

Небольшое видео, демонстрирующее процесс движения «гусеницы», было опубликовано на YouTube.

Исследователи продемонстрировали несколько экспериментов по перемещению полимерной «гусеницы». В том числе была показана конструкция без рамки, но в таком случае ученым приходилось постоянно перемещать луч вдоль полоски и обратно.

Как отмечается на сайте Технического университета Эйндховена, разработка представляет собой первое в мире устройство, которое напрямую преобразует свет одного неподвижного источника для движения.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.