Yleinen

Tutkijat löytävät orgaanisia muodonmuutoskiteitä


Biomolekyylitekniikan professori Ying Diao, oikealla ja jatko-opiskelija Hyunjoong Chung.Phys.org

Illinoisin yliopistossa Urbana-Champaignissa biomolekyylitekniikan professori Ying Diao ja jatko-opiskelija Hyunjong Chung ovat löytäneet mekanismin, jolla on syvällinen kyky tuottaa muisti-ilmiöitä orgaanisissa kiteissä, joita käytetään muovielektroniikassa. Muovielektroniikka yhdistettynä muotomuistimateriaaleihin voi saada aikaan edistystä lääketieteellisessä elektroniikassa sekä kulutuselektroniikkalaitteissa.

Muodonmuutosmateriaalit

Tutkijat löysivät muisti-ilmiön kahdesta orgaanisesta puolijohdemateriaalista. Muoto-muistimateriaalit, jotka on julkaistu Nature Communications -lehdessä, käyttävät lämpöä, valoa sekä sähköisiä signaaleja ja mekaanisia voimia kuljettamaan tietoa materiaalien läpi. Sitten materiaalit laajenevat, supistuvat, taipuvat ja muuttuvat muotoihinsa uudestaan ​​ja uudestaan ​​ilman rajoituksia.

Muotoa muuttavat kiteet löydettiin vahingossa osana erilaista kokeilua. Ryhmä oli parhaillaan luomassa suurta orgaanista kristallia ja oli innokas selvittämään, kuinka lämpö vaikuttaisi kristalliin. Jatko-opiskelija Hyunjoong kuvasi löytöä sanomalla "Tarkastelimme yksittäisiä kiteitä mikroskoopilla ja huomasimme, että transformaatioprosessi on dramaattisesti erilainen kuin odotimme. Näimme yhdenmukaisen liikkeen koko molekyylikerroksesta, joka pyyhkäisi kiteen läpi ja jotka näyttävät ohjaavan muodonmuistivaikutusta - jotain, mitä orgaanisissa kiteissä havaitaan harvoin ja joka on siksi suurelta osin tutkimatta."


Kiinnostuneina ilmiön soveltamisesta reaalimaailmaan tutkijat tutkivat muoto-muistimateriaalitieteen käyttöä orgaanisen elektroniikan kentän rinnalla. Muoto-muistin käyttäminen muovisessa puolijohteessa nykyaikaisessa elektroniikassa aiheuttaisi laitteille vähemmän energiaa ja yleisesti tehokkaampaa tekniikkaa. Diaon mukaan elektroniikka on nykyään riippuvainen transistoreiden energiaintensiivisestä kytkemisestä päälle ja pois päältä. Muovisten puolijohteiden muoto-muisti-vaikutus voisi korjata tämän, mikä edistyisi pienitehoisessa elektroniikassa.

Muodonmuutosmateriaalien tutkimus on edistysaskel luonnon suunnittelusääntöjen ymmärtämisessä molekyylitasolla. Kuten Diao totesi, "Muoto-muisti-ilmiö on luonnossa yleinen, mutta emme ole oikeastaan ​​varmoja luonnon suunnittelusäännöistä molekyylitasolla. Luonto käyttää orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat hyvin erilaisia ​​kuin metalliseokset, joita käytetään muodonmuistimateriaaleissa markkinoilla tänään. Luonnossa esiintyvissä muisti-muistimateriaaleissa molekyylit muuttuvat yhteistyössä, mikä tarkoittaa, että ne kaikki liikkuvat yhdessä muodonmuutoksen aikana. "Tutkijat ovat innoissaan viimeaikaisista havainnoistaan ​​ja ovat innokkaita soveltamaan niitä äskettäin löydettyyn Nobel-palkittuun molekyylikoneiden konseptiin.


Katso video: Ari Eini, Suomen metsäkeskus. Hiilinielut ilmastonmuutoksen hillinnässä -seminaari (Kesäkuu 2021).