I ricercatori hanno scoperto un modo per utilizzare la luce a bassa energia per manipolare fotopolimeri o pellicole di plastica. Credito:Florida State University
Un team di ricercatori della Florida State University ha scoperto un modo per utilizzare la luce a bassa energia per manipolare fotopolimeri o film plastici, una scoperta che ha implicazioni per un'ampia gamma di tecnologie che utilizzano la luce come fonte di energia per creare strutture mutaforma.
La ricerca è pubblicata sulla rivista ACS Applied Polymer Materials ed è un lavoro congiunto dei Professori Associati di Chimica e Biochimica Ken Hanson e Justin Kennemur e del Professor William Oates della FAMU-FSU College of Engineering.
"L'idea è che vogliamo sfruttare la luce a bassa energia e produrre la forza meccanica nel modo più efficiente possibile", ha affermato Hanson.
Ricercatori di tutto il mondo hanno lavorato su materiali che rispondono a stimoli esterni come luce, temperatura, campi magnetici o elettricità. Questi stimoli possono far sì che un materiale cambi la sua forma, la sua disposizione molecolare o le sue proprietà meccaniche e sono stati utilizzati nella ricerca in robotica, ingegneria aerospaziale, somministrazione di farmaci e altro ancora.
Il team di ricerca della FSU è stato particolarmente interessato ai sistemi sensibili alla luce per lavori meccanici, un'area meno studiata.
Finora, la ricerca in quell'area aveva dimostrato che la conversione della luce per questo scopo è spesso energeticamente inefficiente e richiede una luce ad alta energia per risultati significativi. Hanson, Kennemur e Oates hanno ritenuto che la loro esperienza combinata (Hanson è un esperto di celle solari, Kennemur nella sintesi dei polimeri e Oates nella caratterizzazione e modellazione dei materiali) potrebbe aiutarli a sviluppare un nuovo approccio.
Il loro team di ricerca ha infine collaborato a un nuovo processo che raccoglie efficacemente luce a bassa energia e la utilizza per piegare pellicole di plastica dello spessore del nastro adesivo.
"Molti polimeri hanno limiti di stabilità che si traducono in una lenta degradazione se esposti a luce ultravioletta ad alta energia", ha detto Kennemur. "Utilizzare la luce visibile a bassa energia è un ottimo modo per aggirare questo problema."
Il team della FSU ha sperimentato un fotopolimero basato sul composto chimico stilbene. Stilbene di per sé ha applicazioni limitate, ma può essere utilizzato per produrre coloranti, sbiancanti ottici o coloranti laser. Hanson, Kennemur e Oates hanno applicato al polimero un meccanismo chiamato sensibilizzatore tripletto che gli ha permesso di assorbire la luce a bassa energia e convertirla in un lavoro meccanico ad alta energia.
Quando il team di ricerca ha illuminato in modo debole le pellicole di plastica a base di stilbene, ha visto le pellicole piegarsi in risposta al trasferimento di energia.
"È straordinario come, per la prima volta, i fotoni a bassa energia possano manipolare lo stilbene per controllare con precisione la forma di un polimero con luce polarizzata", ha affermato Oates.
Data questa prova di concetto, i ricercatori intendono perfezionare ulteriormente questo processo in futuro utilizzando una varietà di strutture polimeriche, nanostrutture che assorbono la luce e strumenti di modellazione avanzati.
Altri contributori a questo articolo sono gli studenti della FSU Drake Beery, Eugenia Stanisauskis, Grace McLeod, Gina Guillory e il ricercatore post-dottorato Anjan Das. + Esplora ulteriormente
