Azobensen-innehållande plastfilm är ett märkligt material:Dess yta kan ändra form när den utsätts för ljus, vilket gör det till en värdefull komponent i modern teknik/enheter som TV-skärmar och solceller. Forskare visar nu att endast en tunn, det översta lagret av den ljusberoende azobensen-innehållande plastfilmen måste vara ljuskänslig, snarare än hela filmen, öppna upp nya sätt att potentiellt minska produktionskostnaderna och revolutionera användningen.

Än så länge, det hade varit allmänt accepterat att det här materialets ljuskänsliga natur sträcker sig genom hela filmen, men forskare förstod inte vad som orsakade den formskiftande rörelsen. En grupp forskare ledd av Dr. Takahiro Seki från Nagoya University, Japan, satte sig för att ta reda på exakt hur detta händer; de har publicerat sina resultat i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

De citerar ett välstuderat fenomen som kallas Marangoni-flöde som sin inspiration:på grund av detta fenomen, skillnader i ytspänning (egenskapen genom vilken partiklarna i det yttersta lagret av vätskor alltid attraheras inåt, skapar en gräns för vätskan) orsakar många mjuka, plastfilmer att röra sig i ett märkligt mönster. Det mest kända exemplet på detta fenomen är bildandet av "vinben" eller vätskedroppar som avdunstar och sträcker sig ner på vinglasens yta.

De bestämde sig för att testa om ultraviolett ljus utlöste förändringar i ytspänningen hos azobensenplastfilm, och om dessa förändringar resulterade i att filmen flyttade. De valde att först täcka azobensenfilm med ett mycket tunt toppskikt som var ljuskänsligt, exponerade sedan denna film för UV-strålning. Nästa, de gjorde samma sak med film som var täckt av ett översta lager som inte reagerade på ljus. Till deras upphetsning, forskarna fann ytstrukturella förändringar i filmen med ett ljuskänsligt toppskikt, men inte i filmen med ett ljusokänsligt toppskikt. "Detta är första gången någon har visat att endast ljuskänsligheten hos ett mycket tunt lager på nanometernivå behövs för att azobensen-innehållande film ska ändra dess ytmorfologi under UV, " sa Dr Seki.

En viktig observation av denna studie är att materialets rörelse inte är beroende av ljuspolarisation, eller i vilken riktning ljusvågorna rör sig. Om det vore, det skulle tyda på att det finns en annan kraft på molekylnivån som påverkar hela filmen. Istället, Dr Seki drar slutsatsen att det förmodligen är förändringarna i kemisk struktur på ytan som induceras av UV-strålningen som ändrar ytspänningen, inducerar rörelse till toppen av filmen.

Beskriver de bredare konsekvenserna av deras resultat, Dr Seki säger, "Vi är bara på väg att utveckla denna upptäckt i industriell skala, men du kan föreställa dig hur ett behov av endast en mycket liten mängd ljuskänsligt material kan minska kostnaderna. Många optiska enheter som kopiatorer, skrivare, och monitorer beror på den ljusbaserade ytförändringen i azobensenpolymerfilm. Baserat på våra rön, azobensenfilm kan också fungera som ett ställdon (den delen i en enhet som flyttar andra delar) i nanomaskiner."

Dessa nyupptäckta egenskaper har enorma konsekvenser, från att förbättra produktionsekonomin och sänka materialpriserna, att utveckla själva nanoteknikområdet.