Genom att dra fördel av den avdunstningsinducerade fasseparationen av ATPS tillverkas biomimetiska dubbelfärgade kupoler genom att torka en ATPS-droppe som innehåller nanopartiklar i en storlek. Kredit:University of Hong Kong
Många organismer i naturen har utvecklat fläckar med två strukturella färger på sina kroppar, som fjärilen Papilio Palinurus. Den gröna färgen på vingarna kommer från de turkos-gula dubbelfärgade fläckarna.
Imitation av sådana tvåfärgade fläckar - som är relaterade till kamouflage, meddelandeleverans och termoreglering hos dessa arter - har inspirerat design av funktionella material i många industriområden. Konstruktionen av de tvåfärgade fläckarna lider dock av komplicerade processer, dyr utrustning samt flera fördesignade byggstenar.
Nyligen gjorde en grupp forskare ett nyckelgenombrott i tillverkningen av tvåfärgade kupoler. Teamet leddes av professor Anderson Shum från Department of Mechanical Engineering vid University of Hong Kong (HKU) och deras medarbetare, professor Yanlin Song och docent Huizeng Li, från laboratoriet för Green Printing i Institute of Chemistry, kinesiska Vetenskapsakademin. De har föreslagit en innovativ strategi för att självmontera olika nanostrukturer i en one-pot-metod med en typ av byggstenar. Verket har publicerats i Nano Letters .
Professor Shums team fann att avdunstning av en droppe av vattenhaltigt tvåfassystem (ATPS) kunde utlösa vätske-vätskefasseparationen för att bilda två separerade membranlösa avdelningar, associerade med ojämn uppdelning av lösta ämnen i olika faser.
Genom att dra fördel av uppdelningen av lösta ämnen i fasseparerade ATPS-droppar och droppens inre flöde i samband med torkningsprocessen, fann teamet att nanopartiklar av en storlek skulle vara ojämnt fördelade i två faser och självmontera till fotoniska kristaller med två olika färger. Den resulterande färgen är mycket programmerbar genom att reglera koncentrationen av kolloiderna. Aktiverad av den programmerbara binära färginformationen designades kryptering med en stor mängd innehåll av forskarna, vilket indikerar den potentiella tillämpningen av tvåfärgade kupoler i meddelandekryptering, lagring och leverans.
Innebörden av detta arbete är inte begränsad till konstruktionen av kupoler i två färger. Arbetet ger en ny metod för att konstruera inhomogena nanostrukturer. Det är också viktigt för att förstå de fysiska principerna som ligger till grund för processen med oenhetlig självmontering, vilket skulle driva inspiration för den spontana konstruktionen av sofistikerade inhomogena nanostrukturer. + Utforska vidare
