Вчені з інженерної школи університету Тафтса створили композитні пристрої, які активуються світлом. Вони здатні виконувати точні, видимі рухи й створювати складні тривимірні форми без необхідності використання проводів, інших матеріалів або джерел енергії. Конструкція поєднує в собі програмовані фотонні кристали з еластомірним композитом, який можна створювати в макро- і нано-масштабі, щоб реагувати на світло.
Дослідження відкриває нові можливості для розробки інтелектуальних систем, які будуть працювати, реагуючи на світло. Наприклад, високоефективні, самовстановлювальні сонячні елементи. Їх особливість в тому, що вони автоматично слідують за напрямом і кутом світла Сонця. Також перед інженерами відкривається перспектива створити мікрорідинні клапани зі світловим приводом або м’яких роботів. Подробиці про створення «фотонного соняшника», пелюстки якого згинаються, реагуючи на світло, відстежуючи його шлях і кут заломлення описаний в статті для журналу Nature Communications.
Колір виникає в результаті поглинання і відбиття світла. Цей процес складається з серії складних взаємодій. Об’єкти поглинають світло певних частот і відображають інші. Кут, під яким світло зустрічається з поверхнею, впливає на те, які довжини хвиль поглинаються, а також на тепло, що виділяється цією поглиненою енергією.
Фотонний матеріал, розроблений командою університету Тафтса, об’єднує два шари. Перший – опалоподібна плівка з натурального шовку, легована наночастинками золота (AuNP), що утворюють фотонні кристали. Друга – підкладка з полідіметилсилоксана (ПДМС), полімеру на основі кремнію. Крім чудової гнучкості, довговічності й оптичних властивостей, фіброїн шовку незвичайний тим, що має негативний коефіцієнт теплового розширення (КТР). Це означає, що він стискається при нагріванні і розширюється при охолодженні. ПДМС, навпаки, має високий КТР і швидко розширюється при нагріванні. В результаті, коли новий матеріал піддається впливу світла, один шар нагрівається набагато швидше, ніж інший. Таким чином матеріал згинається, коли одна сторона розширюється, а інша стискається або розширюється повільніше.
Більшість оптомеханічних пристроїв, які перетворюють світло в рух, вимагають складного та енергоємного виготовлення або настройки. Беручи це до уваги, вчені домоглися точного управління перетворенням світлової енергії і генерації макрорухів цих матеріалів без необхідності використання електрики або проводів.
Натхнення: hightech.fm