Новости химической науки > Поляризованный свет сгибает волокна

Исследователи из Японии разработали фотохромные молекулярные волокна, которые под действием поляризованного света могут выгибаться в различных направлениях.

Фотомеханические свойства материалов интересны как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения возможности создания управляемых светом силовых приводов. Ранее направление сгибания таких материалов могло быть изменено за счет изменения места воздействия света и/или его длины волны.

Волокна из азобензола сгибаются в различиях направлениях в зависимости от поляризации света. (Рисунок из Hideyuki Nakano, J. Mater. Chem., 2010, 20, 2071)

Хидеюки Накано (Hideyuki Nakano) из Университета Осака получил волокна из производного азобензола, образующего стеклообразный материал при затвердевании. Было обнаружено, что облучение волокна поляризованным светом приводит к изменениям в структуре волокна, что заставляет его изгибаться. При продолжительности облучения волокна в одну секунду волокно отгибается по направлению от источника света и принимает исходную форму после прекращения облучения. Накано поясняет, что свет приводит к нагреву ближней стороны волокна, вызывая неоднородное термическое расширение, которое исчезает при охлаждении волокна.

Тем не менее, при облучении волокна в течение времени, большего, чем 10 минут, для облучения светом, поляризованным вертикально или горизонтально, наблюдались различные эффекты. Облучение горизонтально поляризованным светом приводило к изгибу волокна в направлении света, после прекращения облучения возврат в исходную форму не происходил.

Облучение вертикально-поляризованным светом способствовало тому, что первоначально волокна изгибались по направлению к источнику света. Накано отмечает, что механизм обнаруженного эффекта до конца не выяснен, однако он предполагает, причиной механохимических изменений является инициируемая поляризованным светом многократная изомеризация транс-конфигурации двойной связи молекулы азобензола в цис-форму.

Японский исследователь отмечает, что главным преимуществом новой системы является то обстоятельство, что направление движения волокна может контролироваться просто за счет изменения плоскости поляризации света, а не за счет варьирования длины волны или положения источника света.

Кристофер Бардин (Christopher Bardeen), эксперт по фотоактивным материалам из Университета Калифорнии (Риверсайд) отмечает, что работа японских коллег представляет собой первый многообещающий шаг в демонстрации того, как свойства света могут быть использованы для контроля микроскопических изменений формы молекулярных твердых веществ, добавляя, что природа твердого вещества изменение направления сгиба особенно удивительна с учетом аморфной природы твердого волокна.

В дальнейшем Накано планирует протестировать новые волокна для создания новых молекулярных моторов, приводимых в движение светом. Помимо этого японский исследователь собирается выяснить механизм, обуславливающий сгибание волокон, а также выяснить соотношение между строением молекул, образующих волокна и особенностями фотомеханического поведения образованных этими молекулами материалов.

Источник: Hideyuki Nakano, J. Mater. Chem., 2010, 20, 2071, DOI: 10.1039/b924718a

метки статьи: #новые материалы, #органическая химия, #физическая химия, #химия поверхности