Ученые создали «фотонные подсолнухи», которые управляются светом

Ученые из инженерной школы университета Тафтса создали активируемые светом композитные устройства. Они способны выполнять точные, видимые движения и создавать сложные трехмерные формы без необходимости использования проводов, других активирующих материалов или источников энергии. Конструкция сочетает в себе программируемые фотонные кристаллы с эластомерным композитом, который можно создавать в макро- и нано-масштабе, чтобы реагировать на свет.

Исследование открывает новые возможности для разработки интеллектуальных систем, которые будут работать, реагируя на свет. Например,  высокоэффективные, самоустанавливающиеся солнечные элементы. Их особенность в том, что они автоматически следуют за направлением и углом света Солнца. Также перед инженерами открывается перспектива создать микрожидкостные клапаны со световым приводом или мягких роботов. Подробности о создании «фотонного подсолнуха», лепестки которого изгибаются, реагируя на свет, отслеживая его путь и угол преломления описан в статье для журнала Nature Communications.

Цвет возникает в результате поглощения и отражения света. Этот процесс состоит из серии сложных взаимодействий. Объекты поглощают свет определенных частот и отражают другие. Угол, под которым свет встречается с поверхностью, влияет на то, какие длины волн поглощаются, а также на тепло, выделяемое этой поглощенной энергией.

Фотонный материал, разработанный командой университета Тафтса, объединяет два слоя. Первый — опалоподобная пленка из фиброина шелка, легированная наночастицами золота (AuNP), образующих фотонные кристаллы. Вторая — подложка из полидиметилсилоксана (ПДМС), полимера на основе кремния. Помимо замечательной гибкости, долговечности и оптических свойств, фиброин шелка необычен тем, что имеет отрицательный коэффициент теплового расширения (КТР). Это означает, что он сжимается при нагревании и расширяется при охлаждении. ПДМС, напротив, имеет высокий КТР и быстро расширяется при нагревании. В результате, когда новый материал подвергается воздействию света, один слой нагревается намного быстрее, чем другой. Таким образом материал изгибается, когда одна сторона расширяется, а другая сжимается или расширяется медленнее.

Большинство оптомеханических устройств, которые преобразуют свет в движение, требуют сложного и энергоемкого изготовления или настройки. Принимая это во внимание, ученые добились точного управления преобразованием световой энергии и генерирации макродвижения этих материалов без необходимости использования электричества или проводов.


Читать далее

Уран получил статус самой странной планеты в Солнечной системе. Почему?

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Фиброин — фибриллярный белок, выделяемый паукообразными и некоторыми насекомыми и составляющий основу нитей паутины и коконов насекомых, в частности, шёлка тутового шелкопряда Bombyx mori.

Легирование — добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и/или химических свойств основного материала.

Полидиметилсилоксан представляет собой вязкое вещество, находящееся в жидком состоянии и не имеющее запаха. Такие характеристики, как вкус и цвет также отсутствуют. Часто упоминаются другие названия жидкости, например, Е900, силиконовое масло или ПДМС. Растворить вещество в воде или этаноле невозможно. Для этих целей подойдут только органические растворители.

Отрицательное тепловое расширение (NTE) — необычный физико-химический процесс, при котором некоторые материалы сжимаются при нагревании, а не расширяются, как большинство других материалов.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Забота об экологии и цифровой мир: какой софт помогает заботиться об окружающей среде?
Мнения
«Уэбб» поймал самое старое слияние черных дыр: через 740 млн лет после Большого взрыва
Космос
Искусственный интеллект научили распознавать сарказм
Новости
«Хаббл» показал галактику странной формы в высоком разрешении
Космос
Оказалось, «сбой» в теории Эйнштейна может объяснить нашу Вселенную
Космос
Фото природной аномалии из космоса опубликовал американский астронавт
Космос
«Хаббл» показал, как свет трех звезд разрывает туманность
Космос
Суперточный робот прооперировал зерно кукурузы: эксперимент показали на видео
Новости
Наводнение в Бразилии показали из космоса: как оно выглядит
Космос
Посмотрите на фото северного сияния в 150 мегапикселей
Космос
Посмотрите на крошечную луну Юпитера: обычно ее не разглядеть
Космос
Ученые создали робота, который двигается, как улитка
Новости
Стартовал прием заявок на студкемп Яндекса по математике в ИИ
Новости
Супер-ИИ для учебы и поддержки, нейросеть для творчества, поиск по видео и мощный процессор — главное с Google I/O
Кейсы
По соседству с нашей галактикой нашли три старейшие звезды: откуда они появились
Космос
Посмотрите на астероид, который пролетел очень близко к Земле
Космос
Рядом с нами нашли планету размером с Землю: год там длится 17 часов
Космос
Загадочную аномалию нашли у пирамид Гизы: ученые не знают, что это
Наука
Минздрав уточнил информацию о «запрещенных» для водителей препаратах
Наука
Второй суперкомпьютер преодолел экзофлопсный барьер
Новости