Lysfølsomt øverste lag af plastikfilm fremkalder bevægelse

Azobenzenholdig plastikfilm er et ejendommeligt materiale:Dens overflade kan ændre form, når den udsættes for lys, gør det til en værdifuld komponent i moderne teknologier/enheder som tv-skærme og solceller. Forskere viser nu, at kun en tynd, det øverste lag af den lysafhængige azobenzenholdige plastikfilm skal være lysfølsom, i stedet for hele filmen, åbne op for nye måder at potentielt reducere produktionsomkostningerne og revolutionere brugen af ​​det.

Indtil nu, det var blevet almindeligt accepteret, at dette materiales lysfølsomme natur strækker sig gennem hele filmen, men videnskabsmænd forstod ikke, hvad der forårsagede den formskiftende bevægelse. En gruppe videnskabsmænd ledet af Dr. Takahiro Seki fra Nagoya University, Japan, satte sig for at finde ud af præcis, hvordan dette sker; de har offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

De citerer et velundersøgt fænomen kaldet Marangoni flow som deres inspiration:på grund af dette fænomen, forskelle i overfladespænding (den egenskab, hvorved partiklerne i det yderste lag af væsker altid tiltrækkes indad, skabe en grænse for væsken) forårsager mange bløde, plastikfilm til at bevæge sig i et ejendommeligt mønster. Det mest berømte eksempel på dette fænomen er dannelsen af ​​"vinben" eller dråber af væske, der fordamper og striber ned ad overfladerne på vinglas.

De besluttede at teste, om ultraviolet lys udløste ændringer i overfladespændingen af ​​azobenzen plastfilm, og om disse ændringer resulterede i, at filmen flyttede. De valgte først at dække azobenzenfilm med et meget tyndt toplag, der var lysfølsomt, derefter udsat denne film for UV-stråling. Næste, de gjorde det samme med film, der var dækket af et toplag, der ikke reagerede på lys. Til deres begejstring, forskerne fandt overfladestrukturelle ændringer i filmen med et lysfølsomt toplag, men ikke i filmen med et lys-ufølsomt toplag. "Dette er første gang nogen har demonstreret, at kun lysfølsomheden af ​​et meget tyndt lag på nanometerniveau er nødvendigt for at azobenzenholdig film kan ændre dens overflademorfologi under UV, " sagde Dr. Seki.

En vigtig observation af denne undersøgelse er, at materialets bevægelse ikke er afhængig af lyspolarisering, eller den retning, lysbølgerne bevæger sig i. Hvis det var, det tyder på, at der er en anden kraft på det molekylære niveau, der påvirker hele filmen. I stedet, Dr. Seki konkluderer, at det sandsynligvis er ændringerne i den kemiske struktur på overfladen induceret af UV-strålingen, der ændrer overfladespændingen, inducerer bevægelse til toppen af ​​filmen.

Beskriver de bredere konsekvenser af deres resultater, Dr. Seki siger, "Vi er kun på nippet til at udvikle denne opdagelse i industriel skala, men du kan forestille dig, hvordan kun en meget lille mængde lysfølsomt materiale kan reducere omkostningerne. Mange optiske enheder som kopimaskiner, printere, og monitorer afhænger af den lysbaserede overfladeændring i azobenzenpolymerfilm. Baseret på vores resultater, azobenzenfilm kan også fungere som en aktuator (den del i en enhed, der flytter andre dele) i nanomaskineri."

Disse nyopdagede egenskaber har enorme implikationer, fra at forbedre produktionsøkonomien og sænke materialepriserne, til at fremme selve nanoteknologiområdet.