Forskere finder plads mellem polymerkæder påvirker energiomsætning

Et team ledet af FAMU-FSU College of Engineering-forskere har ny indsigt i molekyler, der ændrer deres form som reaktion på lys.

Forskerne, der studerede azobensen-baserede polymerer, fandt ud af, at deres frie volumen-et mål for rummet mellem polymerkæder-var stærkt forbundet med polymerernes evne til at omdanne synlig lysstråling til mekanisk energi.

Resultaterne blev offentliggjort i Avancerede funktionelle materialer .

"Hvis du sætter en flok mennesker i en elevator, det er virkelig svært at komme ud, "sagde seniorforfatter Billy Oates, Cummins Inc.-professor i maskinteknik ved FAMU-FSU College of Engineering. "Men hvis du har plads nok imellem, du kan bevæge dig rundt. Det er det, vi fandt, at rummet mellem massen af ​​polymermolekyler gør en forskel. "

Azobensen er en kemisk forbindelse, der kan fotograferes. Det betyder elektromagnetisk stråling - især ultraviolet og synligt lys - kan ændre et molekyls geometri og kemiske egenskaber.

Et netværk af azobensenpolymerer ligner en masse strenge spaghetti klumpet sammen. Når lyset når netværket, det får nogle molekyler til at blive kortere og skifte fra en stangform til en boomerangform.

Tidligere undersøgelser har undersøgt den fotomekaniske karakter af azobensen, men dette arbejde var det første til at kvantificere masseenergiomdannelsen for et system af azobensenpolymerer på molekylær skala. Forskere fandt ud af, at forholdet mellem lys og mekanisk energi blev 10 gange større, da det frie volumen steg fra 0,5 procent til 12 procent.

Som en anden del af dette arbejde, forskerne udviklede også en ny grovkornet model til at forklare, hvordan azobensenpolymererne interagerer. Grovkornede modeller er en måde at forenkle adfærden på store, komplekse molekylære systemer med minimalt tab af information, så forskere kan udføre simuleringer, der ellers ville være umulige med fint detaljerede molekylære modeller.

Forskningen kan føre til ny teknologi til smarte materialer. For eksempel, i stedet for at bruge ledninger til at flytte elektricitet, ingeniører kunne bruge lys til at fjernstyre maskinkomponenter. En mulig anvendelse kan være en metode til at flytte de mange spejle, der er en del af en matrix på et solvarmeanlæg.

"Du behøver ikke bekymre dig om rodede elektriske ledninger, "Sagde Oates." Du skal bare have en sigtelinje for at få lyset i systemet. Det er den største mulighed her, udviklingen af ​​en ny måde at aktivere materialer og strukturer med lys. "