コロラド大学ボルダー校の研究室の中心で、研究チームは光と私たちの関係を変える可能性のある発見を生み出しました。 研究者らは、光の影響下で、自身の質量よりも 1000 倍大きい質量を持ち上げることができる機械的な力を生成する有機ナノクリスタルを作成しました。
に発表された研究の最も興味深い部分は、 ネイチャーマテリアルズ (ここであなたにリンクします）この変換は熱や電気の助けを借りずに起こるということです。 材料科学と工学に新たな道を開く、刺激的な展望です。
ナノクリスタルの力
光は常に私たちの存在において中心的な役割を果たしてきました。 それはすべてを行います。私たちの概日リズムを動かし、光合成を通じて植物にエネルギーを与え、私たちの世界を明るくします。 この分野の最新の研究によると、それは私たちの視覚や精神経路にさえ影響を与える可能性があります 光遺伝学の.
現在、材料科学の進歩により、光にはさらに大きな可能性があることが証明されています。
の研究者によって開発されたナノクリスタル コロラド大学ボルダー校 これらは、光を機械的な力に直接変換するように設計された写真製版材料です。 光化学、高分子化学、物理学、力学、光学、工学の間の微妙なバランスから生じる変革。
材料科学の一歩前進
主導のチーム ライアン・ヘイワード は、これらの材料の研究を新たなレベルに引き上げました。 有機ナノクリスタルは光の影響で曲がるだけでなく、それ自体より重い物体を持ち上げることもできます。 はるかに重いです。 ヘイワード自身が説明したように、彼らは「仲介者を排除」し、光エネルギーを機械的変形に直接変換しました。
この種の探求の場合と同様に、もちろん、克服すべき課題がありました。 光化学材料に関する主要な課題の XNUMX つは、分子レベルの運動から大規模な機械的応答を生成することです。 これには、反応性分子がすべて同じ方向に進むように組織化されている必要があります。
ソリューション？ 有機ナノクリスタルの使用 ジアリールエテン 光活性成分として、マイクロメートル寸法の細孔を持つポリマー材料に挿入されます。
応用の可能性
ヘイワード氏が指摘したように、やるべきことはまだありますが、この研究は、光がさらに強力な機械エネルギー源になる可能性がある未来に向けた重要な一歩を表しています。 控えめに言っても、重いバッテリーの代わりにレーザー光線を動力源とするロボット、車両、ドローンを想像してみてください。 それだけではありません:
- 医学と健康: 写真製版アクチュエータは、体内に導入されると光によって誘導および起動され、精密な手術を行ったり、対象部位に薬剤を直接送達したりできるマイクロロボットなどの小型医療機器に使用できる可能性があります。
- エネルギーと環境: これらのナノクリスタルは次世代ソーラーパネルに統合され、太陽光を機械的運動に直接変換し、さらに電気エネルギーに変換できる可能性がある。 これにより、ソーラーパネルがより効率的で汎用性の高いものになる可能性があります。
- 家電： スマートフォンやタブレットなどの柔軟で折り畳み可能な電子デバイスは、これらのナノ結晶を使用して、光に反応して形状や位置を変えることができる可能性があります。 たとえば、折りたたんだり、周囲の照明条件に合わせて自動的に調整したりするスクリーンなどです。
要約すると、光によって促進される未来への道はさらに明るくなるようです。
