物理科技生物学-PHYICA

塑我们一起同过窗料薄膜的光敏顶层引起运动

化学 2022-02-27 21:16:42

名古屋大学 薄膜示意图(左):薄膜主要由非光响应聚合物(200 - 400纳米厚)组成,光响应聚合物层仅存在于表面(几纳米厚)

通过光掩模紫外线照射后的薄膜和表面形状照片(右)

信用:伊塞·北村/斯普林格自然 含偶氮苯的塑料薄膜是一种特殊的材料:当暴露在光线下时,它的表面会改变形状,使它成为现代技术/设备(如电视屏幕和太阳能电池)中的一种有价值的成分

科学家们现在表明,只有一层薄的、最顶层的含偶氮苯的光敏塑料薄膜需要光敏,而不是整个薄膜,这为降低生产成本和彻底改变其使用开辟了新的途径

到目前为止,人们普遍认为这种材料的光敏性贯穿了整部电影,但科学家们不明白是什么导致了这种变形运动

由博士领导的一组科学家

日本名古屋大学的田崎敬浩·塞基着手研究这到底是如何发生的;他们已经在科学报告杂志上发表了他们的发现

他们引用了一个被广泛研究的现象叫做马兰戈尼流作为他们的灵感来源:由于这种现象,表面张力的差异(液体最外层的粒子总是被向内吸引的特性,为液体创造了一个边界)导致许多柔软的塑料薄膜以一种特殊的方式移动

这种现象最著名的例子是“酒腿”的形成,即液体液滴蒸发并沿着酒杯表面留下条纹

他们决定测试紫外光是否会引发偶氮苯塑料薄膜表面张力的变化,以及这些变化是否会导致薄膜移动

他们选择首先在偶氮苯薄膜上覆盖一层非常薄的光敏顶层,然后将该薄膜暴露在紫外线辐射下

接下来,他们对覆盖在顶层的对光无反应的薄膜进行了同样的处理

令他们兴奋的是,科学家们在具有光敏顶层的薄膜中发现了表面结构变化,但在具有光敏顶层的薄膜中却没有

“这是第一次有人证明,含偶氮苯的薄膜只需要非常薄的纳米层的光响应性,就可以在紫外线下改变其表面形态,”博士说

日本关市

这项研究的一个重要观察是,材料的运动不依赖于光的偏振,也不依赖光波传播的方向

如果是这样的话,那就意味着在分子水平上还有另一种力量影响着整部电影

相反,博士

Seki得出结论,可能是紫外线辐射引起的表面化学结构的变化改变了表面张力,导致薄膜顶部的移动

描述他们的结果的更广泛的分支,博士

塞基说,“我们只是处于将这一发现发展到工业规模的尖端,但你可以想象只需要非常少量的光敏材料就能降低成本

许多光学设备,如复印机、打印机和显示器,都依赖于偶氮苯聚合物薄膜中基于光的表面变化

根据我们的发现,偶氮苯薄膜也可以在纳米机器中充当执行器(设备中移动其他部件的部件)

" 这些新发现的特性具有巨大的意义,从提高生产的经济性和降低材料价格,到推进纳米技术本身的领域

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