Ljus får kristallgittret att svälla, öppnar nya möjligheter för konstgjorda muskler, liten elektronik. Kredit:Richard Remsing, Ph.D., Temple University.
Odla monster. Expanderbara vattenleksaker. Vad du än kallar dem, de är plastliknande figurer som sväller när de placeras i vatten.
Ny materialvetenskaplig forskning lånar från detta koncept; bara istället för vatten, ingenjörer upptäckte att små kristallgitter som kallas "självmonterande molekylära nanoskivor" expanderar när de utsätts för ljus.
Framsteg, beskrivs i Proceedings of the National Academy of Sciences i mars, kan utgöra ryggraden i nya ljusdrivna ställdon, oscillatorer och andra mikroskopiska elektroniska komponenter användbara vid utveckling av konstgjorda muskler och andra mjuka robotsystem.
Arbetet fokuserar på ett materialvetenskapligt koncept som kallas fotostriktion, vilket innebär att förvandla ljus direkt till mekanisk rörelse, säger studiens medledare Shenqiang Ren, en forskare vid universitetet vid Buffalos RENEW Institute, som arbetar för att lösa komplexa miljöproblem.
"Vi använder ljus - allt från solljus till en enkel laser - för att få det tvådimensionella nanoarket att expandera i en otroligt snabb hastighet, " han säger.
Hur snabbt? Under millisekunder. Processen underlättas av den fotostriktiva effekten, som i huvudsak kringgår behovet av att skapa elektricitet för att flytta något, säger Ren, PhD, professor vid institutionen för maskin- och rymdteknik vid UB School of Engineering and Applied Sciences.
Nanoarket – gjord av den molekylära laddningsöverföringsföreningen DBTTF och buckyball-molekyler) – kan expandera upp till 5,7 procent av sin ursprungliga storlek, enligt studien.
Även om det kanske inte låter så mycket, Tänk på det här:en man på 200 pund som expanderar 5,7 procent skulle behöva lägga till 11,4 pund på mindre än en sekund för att hålla jämna steg med det ljusutlösta nanoarket.
Expanderbara vattenleksaker växer mycket mer än så, men de återgår inte till sin ursprungliga storlek. Däremot nanoarket gör det, vilket gör det potentiellt mycket användbart som ett ljusinducerat manöverdon i konstgjorda muskler, som har tillämpningar inom allt från medicintekniska produkter till industriell robotik.
