En teknik som möjliggör realtidsvisning av färger och former genom förändringar i nanostrukturer har utvecklats av professor Kang Hee Ku och hennes team vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST. Tekniken har potential att revolutionera olika områden, inklusive smarta polymerpartiklar.

Genom att använda blocksampolymerer har forskargruppen uppnått självmontering av fotoniska kristallstrukturer i stor skala, och efterlikna naturfenomen som observerats i fjärilsvingar och fågelfjädrar. Genom att reflektera formen och riktningen på nanostrukturer möjliggör denna teknik visualisering av livfulla färger och invecklade mönster i realtid. Uppsatsen är publicerad i tidskriften ACS Nano .

Blocksampolymerer, sammansatta av två eller flera olika monomerer kovalent bundna i en blockform, användes strategiskt för att inducera fasseparation med användning av en icke-blandande vätskedroppe. Professor Ku betonade betydelsen av denna prestation och sa:"Vi har framgångsrikt genererat hundratals felfria fotoniska kristallstrukturer genom den autonoma organisationen av blocksampolymerer, vilket eliminerar behovet av extern manipulation."

Den här banbrytande tekniken skiljer sig från konventionella metoder och utnyttjar interna nanostrukturer för att skapa färger som är levande, långvariga och hållbara. Dessutom är dess förbättrade användbarhet inom bildskärmsteknik uppenbar genom dess förmåga att mönstra stora ytor effektivt.

Den viktigaste innovationen ligger i användningen av en polymer som dynamiskt kan justera storleken på mikrostrukturer i partiklar som svar på förändringar i den yttre miljön. Genom att utnyttja de unika egenskaperna hos polystyren-polyvinylpyridin (PS-b-P2VP) blocksampolymerer kan strukturen, formen och färgen på partiklarna skräddarsys och återgå till sitt ursprungliga tillstånd trots miljövariationer.

Realtidsövervakning av strukturella förändringar visade att storleken och färgen på mikronanostrukturer anpassar sig till fluktuationer i alkoholkoncentration eller pH-värde. Noterbart är att partiklarna som produceras med denna teknologi uppvisar en innovativ "glasstruts"-formstruktur, som kombinerar aspekter av fasta ämnen och vätskor för att visualisera vätskevibrationer och dynamiskt ändra form och färg som svar på yttre stimuli.

Professor Ku sa:"Denna studie öppnar dörrar till skapandet av självmonterande optiska partiklar, vilket effektiviserar de komplexa processförhållanden som vanligtvis förknippas med kolloidal kristallstruktur och mönsterbildning. Teknikens praktiska tillämpningar i smarta färg- och polymerpartiklar inom olika industrier är tänkta. "

Mer information: Juyoung Lee et al, Dynamic Photonic Janus Colloids with Axially Stacked Structural Layers, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c00230

Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology