Skriv med lys på titaniumdioxid:Overskrivbare UV-følsomme overflader lavet af dopede TiO2 nanokrystaller

Det er lykkedes for forskere at fremstille et belægningsmateriale, der kan skrives på ved hjælp af UV-lys og skriften slettes igen ved hjælp af ilt. Ændringer af genskrivbart papir kan hjælpe med at reducere papirspild i en lang række applikationer. Materialet er lavet af tre ikke-toksiske komponenter og produceres i et enkelt syntesetrin, som beskrevet i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Yadong Yin og hans team baseret på University of California, Riverside (U.S.) fokuserede på titania (TiO₂ ) nanokrystaller for at producere et lysfølsomt, omskrivbart system. Nanokrystallinsk TiO₂ , en halvleder, mørkere, når den bestråles med ultraviolet (UV) lys på grund af ladningsadskillelse og reduktion af titaniumatomer. Kritisk er farveændringen ikke permanent, fordi ilt i luften re-oxiderer titanium og forårsager en tilbagevenden til gennemsigtighed.

Holdet af forskere koncentrerede sig om at opretholde farveændringen i længere tid. De brugte nitrogen som dopingmiddel, som de opnåede fra urinstof, og dekorerede krystallerne med et almindeligt ikke-giftigt stof kaldet diethylenglycol. Dette stof, tilsat syntesen som opløsningsmiddel, spillede også en afgørende rolle i farveændringen; forskerne bemærkede, at det fjernede overskydende elektronhuller og dermed forsinkede reoxidation og en tilbagevenden til den transparente tilstand.

Når de blev påført glas eller papir, dannede nanokrystallerne en ensartet belægning, der kunne skrives på ved hjælp af UV-lys. Det eneste, der skulle til for at frembringe skriften, var 30 sekunders belysning med en lyskilde ved en bølgelængde på mindre end 400 nm. Holdet understregede, at det ikke var nødvendigt at bruge en stærk lyskilde; lamper i lysdiodernes effektområde var tilstrækkelige til at producere et højt kontrastniveau på materialet.

Holdet udforskede to lysskrivningsmetoder. Først producerede de mønstre eller trykt tekst ved at belyse papir- eller glassubstratet gennem en fotomaske. De producerede også frihåndsskrivning ved hjælp af en laserpen. Begge muligheder gav et højkontrastmønster, der var stabilt i mange timer og enten kunne slettes ved opvarmning eller langsomt falme på grund af oxidation. Holdet påpeger, at det er muligt at forlænge udskrivningens levetid ved at dække filmoverfladen med et beskyttende lag af en ikke-giftig polymer, hvilket reducerer dens eksponering for ilt.

Den største fordel ved systemet produceret af Yin og hans team er dets genbrugelighed. Undersøgelsen viste, at op til 50 skrive-sletningscyklusser kunne gennemføres uden nævneværdigt tab af kontrast. Det betyder, at teknologien kan anvendes på en række områder, hvor der kræves genanvendelige/omskrivbare overflader; for eksempel daglige transportbilletter, informationstavler, datalagring eller sensorteknologi. Forfatterne fremhæver den enkle produktionsmetode, der anvender almindelige, ikke-giftige udgangsmaterialer, og den høje grad af kompatibilitet med andre materialer. + Udforsk yderligere

Der kræves ingen blæk:papir kan udskrives med lys