Tutkijat ovat luoneet "fotonisia auringonkukkia", joita säätelee valo

Tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia toimivien älykkäiden järjestelmien kehittämiseen

reagoida valoon.Esimerkiksi  Erittäin tehokkaat, itseasentuvat aurinkokennot. Niiden erikoisuus on, että ne seuraavat automaattisesti auringon valon suuntaa ja kulmaa. Insinööreillä on myös mahdollisuus luoda valokäyttöisiä mikrofluidiventtiilejä tai pehmeitä robotteja. Yksityiskohdat "fotonisen auringonkukan" luomisesta, jonka terälehdet taipuvat valon vaikutuksesta ja seuraavat sen reittiä ja taitekulmaa, on kuvattu artikkelissa Nature Communications -lehti.

Väri syntyy imeytymisestä javalon heijastukset. Tämä prosessi koostuu sarjasta monimutkaisia ​​vuorovaikutuksia. Esineet absorboivat tiettyjen taajuuksien valoa ja heijastavat muita. Kulma, jossa valo kohtaa pinnan, vaikuttaa absorboituneisiin aallonpituuksiin sekä absorboidun energian tuottamaan lämpöön.

Tiimin kehittämä fotoninen materiaaliTufts University, yhdistää kaksi kerrosta. Ensimmäinen on opaalimainen silkkifibroiinikalvo, johon on seostettu kultaisia ​​nanohiukkasia (AuNP), jotka muodostavat fotonikiteitä. Toinen on substraatti, joka on valmistettu polydimetyylisiloksaanista (PDMS), piipohjaisesta polymeeristä. Huomattavan joustavuuden, kestävyyden ja optisten ominaisuuksien lisäksi silkin fibroiini on epätavallinen, koska sillä on negatiivinen lämpölaajenemiskerroin (CTE). Tämä tarkoittaa, että se kutistuu kuumennettaessa ja laajenee jäähdytettäessä. PDMS: llä on toisaalta korkea CTE ja se laajenee nopeasti kuumennettaessa. Tämän seurauksena, kun uusi materiaali altistuu valolle, yksi kerros lämpenee paljon nopeammin kuin toinen. Siten materiaali taipuu, kun toinen puoli laajenee ja toinen supistuu tai laajenee hitaammin.

Useimmat opto-mekaaniset laitteet, jotkamuuttaa valon liikkeeksi, vaativat monimutkaista ja paljon energiaa kuluttavaa valmistusta tai räätälöintiä. Tämän huomioon ottaen tutkijat ovat saavuttaneet tarkan hallinnan valoenergian muuntamisessa ja näiden materiaalien makroliikkeen muodostamisessa ilman sähköä tai johtoja.

Lue lisää

Uranus on saanut aurinkokunnan omituisimman planeetan tilan. Miksi?

Fyysikot ovat luoneet analogin mustasta aukosta ja vahvistaneet Hawkingin teorian. Minne se johtaa?

Abortti ja tiede: mitä tapahtuu synnyttäville lapsille

Fibroiini on hämähäkkien ja joidenkin hyönteisten erittämä fibrillaariproteiini, joka muodostaa perustan hämähäkinverkoille ja hyönteisten koteloille, erityisesti silkkiäistoukkien Bombyx mori silkille.

Seostaminen - epäpuhtauksien lisääminen materiaalien koostumukseen perusmateriaalin fysikaalisten ja / tai kemiallisten ominaisuuksien muuttamiseksi (parantamiseksi).

Polydimetyylisiloksaani on viskoosiaine, joka on nestemäisessä tilassa ja jolla ei ole hajua. Ominaisuudet, kuten maku ja väri, puuttuvat myös. Muita nestemäisiä nimiä mainitaan usein, kuten E900, silikoniöljy tai PDMS. Aineen liukeneminen veteen tai etanoliin on mahdotonta. Näihin tarkoituksiin vain orgaaniset liuottimet ovat sopivia.

Negatiivinen lämpölaajeneminen (NTE) on epätavallinen fysikaalis-kemiallinen prosessi, jossa jotkut materiaalit supistuvat kuumennettaessa sen sijaan, että ne laajenisivat kuten useimmat muut materiaalit.