Naturen producerar en häpnadsväckande mängd mönstrade material, från de känsliga åsarna på en persons fingertopp till en gepards kamouflerande fläckar. Även om naturens mönster uppstår spontant under utvecklingen, att skapa mönster på syntetiska material är mer mödosamt. Nu, forskare som rapporterar in ACS Central Science har hittat ett enkelt sätt att göra mönstrade material med komplexa mikrostrukturer med variationer i mekaniska, termiska och optiska egenskaper - utan behov av masker, formar eller skrivare.

Hos djur, mönster bildas före födseln som svar på genetiskt kontrollerade signaler som ofta varierar i koncentration längs en gradient. I kontrast, traditionella tillverkningsmetoder för att skapa mönster och strukturer involverar flera steg, såsom lager för lager montering, litografi, gjutning eller gjutning. Jeffrey Moore, Nancy Sottos, Philippe Geubelle och kollegor ville utveckla en metod för spontan mönstring som var mer lik den biologiska processen.

Teamet placerade en lösning av dicyklopentadienmonomer i en kanal och värmde sedan upp ena änden av kanalen. Värmen aktiverade en ruteniumkatalysator, som fick monomeren att polymerisera, genererar mer värme som vandrade längs kanalen. Detta fortsatte att hända tills all tillgänglig monomer i regionen var förbrukad. Så småningom, värme färdades längre ner i kanalen till en plats där färsk monomer fanns närvarande, och processen började igen.

Med denna teknik, teamet producerade hartser med vanliga åsar, och de kontrollerade höjden och avståndet mellan åsarna genom att justera lösningens initiala temperatur. Genom att använda en annan monomer eller tillsätta andra föreningar till lösningen, forskarna skapade material med färgmönster och styvhet. Den nya metoden skulle en dag kunna användas för att skapa en mängd nya "smarta" material, från däck- eller skobanor till elektronik och biomaterial, säger forskarna.