کشف ماده‌ای عجیب که به تابش نور واکنش نشان می‌دهد

بر اساس مطالعه جدیدی که در مجله "ساینس"(Science) منتشر شده است، برای اولین بار محققان تنها از نور و یک کاتالیزور برای تغییر خواصی مانند سختی و خاصیت ارتجاعی در مولکول‌های هم‌ نوع استفاده کرده‌اند.

این تیم با الهام از موجودات زنده مانند درختان و صدف‌ها، ماده‌ای منحصر به‌ فرد ایجاد کرده که ۱۰ برابر نسبت به لاستیک طبیعی بادوام‌تر است و ممکن است به ساخت وسایل الکترونیکی و ربات‌های انعطاف‌پذیرتر منجر شود.

پروفسور زکریا پیج یکی از نویسندگان این مطالعه در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: این اولین ماده در نوع خود است. توانایی کنترل کریستالیزاسیون(بلورش یا تبلور) و در نتیجه خواص فیزیکی مواد با استفاده از نور به طور بالقوه برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا محرک‌ها در رباتیک نرم، دگرگون‌کننده است.

دانشمندان مدت‌ها است که روی ایجاد مواد مصنوعی که ویژگی‌های ساختارهای زنده مانند پوست و ماهیچه را تقلید کنند، کار می‌کنند. ساختارهای موجودات زنده به راحتی کیفیت‌هایی مانند قدرت و انعطاف‌پذیری را با هم ترکیب می‌کند. با این حال، هنگام استفاده از ترکیبی از مواد مصنوعی متنوع برای شبیه‌سازی این ویژگی‌ها در آزمایشگاه، محققان اغلب با شکست مواجه می‌شوند.

پیج می‌گوید: اغلب وقتی مواد را کنار هم قرار می‌دهند، به خصوص اگر خواص مکانیکی بسیار متفاوتی داشته باشند، می‌خواهند از هم جدا شوند.

با این حال، پیج و همکارانش با استفاده از نور برای تغییر میزان سختی یا الاستیک بودن مواد می‌توانند ساختار ماده‌ای که شبیه پلاستیک است را تنظیم و اصلاح کنند.

شیمیدانان در این استراتژی متفاوت، با یک مونومر شروع کردند. به زبان ساده، این مولکول واحد، ساختارهای بزرگ‌تری به نام پلیمر را با پیوستن به مولکول‌های دیگر مشابه با آن، بسیار شبیه پلیمر در پرکاربردترین پلاستیک تشکیل می‌دهد.

محققان پس از آزمایش ده‌ها کاتالیزور، یکی را کشف کردند که پلیمری «نیمه بلوری» تولید می‌کرد که در ترکیب با مونومر و قرار گرفتن در معرض نور مرئی، شبیه پلیمرهای موجود در لاستیک مصنوعی بود.

"ساختارهای موجودات زنده به راحتی کیفیت‌هایی مانند قدرت و انعطاف‌پذیری را با هم ترکیب می‌کند"به طور قابل توجهی، در جایی که نور به آن برخورد کرده بود، ماده سخت‌تری ایجاد شد، در حالی که بخش‌های نور نخورده ویژگی‌های انعطاف پذیری و نرمی خود را حفظ کردند.

این ماده قوی‌تر بود و می‌توانست بیشتر از سایر مواد کشیده شود، زیرا از یک ماده واحد با خواص متمایز تشکیل شده بود.

مونومر و کاتالیزور استفاده شده در این مطالعه به راحتی به صورت تجاری در دسترس هستند و واکنش در دمای محیط رخ می‌دهد. علاوه بر این، منبع نور در این آزمایش، نور ال‌ای‌دی آبی بود که ارزان است.

محققان ادعا می‌کنند که این واکنش از حداقل زباله‌های خطرناک استفاده می‌کند و کمتر از یک ساعت طول می‌کشد و این روش را سریع، مقرون ‌به ‌صرفه، از لحاظ مصرف انرژی کارآمد و سازگار با محیط‌زیست می‌کند.

به گفته تیم تحقیقاتی، این ماده ممکن است به عنوان پایه‌ای انعطاف پذیر برای ایمن سازی قطعات الکترونیکی در دستگاه‌های پزشکی یا پوشیدنی‌ها استفاده شود.

در رباتیک، مواد قوی و الاستیک برای بهبود حرکت و دوام ارجح هستند، بنابراین پتانسیل استفاده از مواد جدید در این صنعت نیز وجود دارد.

محققان برای تأیید بیشتر کاربرد این ماده در مرحله بعدی سعی خواهند کرد تا اشیای بیشتری با استفاده از این ماده ایجاد کنند.

آدریان رایلسکی نویسنده ارشد این مطالعه و دانشجوی دکترا در دانشگاه فناوری آستین اظهار داشت: ما مشتاقانه منتظر کشف روش‌های به کارگیری این شیمی در ساخت اجسام سه بعدی حاوی اجزای همزمان سخت و نرم هستیم.

۵۸۵۸