تغییرات مولکولی کوچک، تغییر شکل ریز ذرات بزرگ

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

موادی که با قرار گرفتن در معرض نور شکل خود را تغییر می دهند، علاقه فزاینده ای را به کاربردهایی مانند روباتیک نرم، محرک های ریز مقیاس و مواد هوشمند جلب می کنند. با این حال، ارتباط بین تغییرات ساختاری در سطح مولکولی و تغییر شکل در مقیاس بزرگ‌تر هنوز به طور کامل شناخته نشده است.

در مجله Macromolecules، Tomomichi Itoh و همکارانش در دانشگاه Ehime نشان دادند که تغییرات ساختاری کوچک ناشی از نور در یک پلیمر می‌تواند به تغییر شکل مرئی ریزذرات پلیمری تقویت شود. مطالعه آنها یک فرآیند سلسله مراتبی را نشان می دهد که رویدادهای در مقیاس مولکولی را به تغییرات شکل در ذرات با اندازه چند تا ده ها میکرومتر پیوند می دهد.

این تحقیق بر روی آزوبنزن، یک مولکول معروف پاسخگو به نور که به طور برگشت پذیری شکل خود را تحت نور ماوراء بنفش و نور مرئی تغییر می دهد، متمرکز شد. به دلیل این ویژگی منحصر به فرد، آزوبنزن به طور گسترده در مواد طراحی شده برای پاسخ به نور استفاده شده است.

اگرچه تغییر شکل ناشی از آزوبنزن به طور گسترده در فیلم ها و مواد حجیم مورد مطالعه قرار گرفته است، فرآیندهای رخ داده در داخل ذرات میکروسکوپی به خوبی درک نشده اند. به طور خاص، مسیر ساختاری اتصال فوت ایزومریزاسیون مولکولی به تغییر شکل در مقیاس ذرات نامشخص است.

برای بررسی این موضوع، محققان پلیمری طراحی کردند که در آن واحدهای آزوبنزن مستقیما در زنجیره اصلی پلیمر گنجانده شده بودند. آنها با استفاده از این ماده، ریزذرات پلیمری با قطرهایی از چند میکرومتر تا ده‌ها میکرومتر تهیه کردند.

تجزیه و تحلیل های دقیق نشان داد که نور ابتدا ساختار واحدهای آزوبنزن را تغییر داد و به دنبال آن تغییراتی در زنجیره های پلیمری و ساختار داخلی ریزذرات ایجاد شد. این تغییرات از طریق سطوح ساختاری متعدد منتشر شد و در نهایت منجر به تغییر شکل ذرات شد.

این مطالعه مسیر سلسله مراتبی زیر را ایجاد کرد:

فتو ایزومریزاسیون آزوبنزن ↓ بازآرایی زنجیره پلیمری ↓ سازماندهی مجدد ساختار ذرات داخلی ↓ تغییر شکل ریز ذرات

یافته‌ها نشان می‌دهند که چگونه یک رویداد مولکولی می‌تواند به تغییر شکل کل یک ریزذره از طریق دنباله‌ای از تغییرات ساختاری به هم پیوسته تبدیل شود. این کار یک استراتژی طراحی جدید برای ریزذرات پاسخگو به نور ارائه می‌کند که ممکن است به توسعه ریز ماشین‌های نور محور، میکروذرات کاربردی و سایر مواد پیشرفته واکنش‌دهنده به نور کمک کند.

Tomomichi Itoh و همکاران، فوتوایزومریزاسیون همراه، جهت‌گیری مجدد زنجیره، و تغییر شکل شکل در ذرات پلیمری آزوبنزن زنجیره اصلی تهیه‌شده توسط پلی‌افزودن تیول-ان با واسطه رادیکال ناهمگن، ماکرومولکول‌ها (2026). DOI: 10.1021/acs.macromol.6c02195

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →