Gennembrud inden for nanostrukturteknologi til farvevisning i realtid

En teknologi, der muliggør realtidsvisning af farver og former gennem ændringer i nanostrukturer, er blevet udviklet af professor Kang Hee Ku og hendes team på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST. Teknologien har potentiale til at revolutionere forskellige områder, herunder smarte polymerpartikler.

Ved at bruge blokcopolymerer har forskerholdet opnået selvsamling af fotoniske krystalstrukturer i stor skala, der efterligner naturlige fænomener observeret i sommerfuglevinger og fuglefjer. Ved at afspejle formen og retningen af ​​nanostrukturer giver denne teknologi mulighed for visualisering af levende farver og indviklede mønstre i realtid. Artiklen er publiceret i tidsskriftet ACS Nano .

Blokcopolymerer, sammensat af to eller flere forskellige monomerer kovalent bundet i en blokform, blev strategisk anvendt til at inducere faseadskillelse under anvendelse af en ikke-blandende væskedråbe. Professor Ku understregede betydningen af ​​denne præstation og udtalte:"Vi har med succes genereret hundredvis af fejlfri fotoniske krystalstrukturer gennem den autonome organisering af blokcopolymerer, hvilket eliminerer behovet for ekstern manipulation."

Denne banebrydende teknologi adskiller sig fra konventionelle metoder og udnytter interne nanostrukturer til at skabe farver, der er levende, langtidsholdbare og bæredygtige. Ydermere er dens forbedrede anvendelighed inden for displayteknologi tydelig gennem dens evne til at mønstre store områder effektivt.

Den vigtigste innovation ligger i brugen af ​​en polymer, der dynamisk kan justere størrelsen af ​​mikrostrukturer i partikler som reaktion på ændringer i det ydre miljø. Ved at udnytte de unikke egenskaber ved polystyren-polyvinylpyridin (PS-b-P2VP) blokcopolymerer kan strukturen, formen og farven af ​​partiklerne skræddersyes og vende tilbage til deres oprindelige tilstand på trods af miljømæssige variationer.

Realtidsovervågning af strukturelle ændringer afslørede, at størrelsen og farven af ​​mikronanostrukturer tilpasser sig udsving i alkoholkoncentration eller pH-værdi. Det bemærkes, at de partikler, der produceres gennem denne teknologi, udviser en innovativ "Ice Cream Cone"-formstruktur, der kombinerer aspekter af faste stoffer og væsker for at visualisere væskevibrationer og dynamisk ændre form og farve som reaktion på ydre stimuli.

Professor Ku sagde:"Dette studie åbner døre til skabelsen af ​​selvsamlende optiske partikler, der strømliner de komplekse procesforhold, der typisk er forbundet med kolloid krystalstruktur og mønsterdannelse. Teknologiens praktiske anvendelser i smarte maling- og polymerpartikler på tværs af forskellige industrier er forudset. "

Flere oplysninger: Juyoung Lee et al., Dynamic Photonic Janus Colloids med aksialt stablede strukturelle lag, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c00230

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology