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
Гуманоидный робот с ИИ начал работать в лаборатории по созданию лекарств
Новости
Зонд «Афина» готовится к посадке у южного полюса Луны: где смотреть трансляцию
Космос
Китайские ученые «хранили свет» более часа: это новый рекорд
Наука
Предложена теория, которая объединяет квантовую механику и общую теорию относительности
Наука
Часть приборов «Вояджеров» отключат ради продления миссии за пределами Солнечной системы
Космос
Google тестирует поиск на основе ИИ: он дает ответы на развернутые вопросы
Новости
Свет впервые превратили в твердое тело, которое течет как жидкость
Наука
Квантовые технологии становятся компактнее: физики охладили атомы в системе на чипе
Новости
Модуль Blue Ghost поймал сигнал GPS на поверхности Луны
Космос
Сэм Альтман объявил о задержке выхода ChatGPT-4.5 и анонсировал изменение системы оплаты
Новости
В Китае нашли останки «гигантского» скорпиона, который жил в эпоху динозавров
Наука
Астрономы наблюдали сигналы от планеты, которую разорвала собственная звезда
Космос
Опубликовано подробное видео посадки модуля Blue Ghost на Луну
Космос
Китайский квантовый чип в квадриллион раз превзошел лучший суперкомпьютер
Новости
Камеры НАСА сняли ударную волну от сверхзвукового самолета
Новости
Генетики вывели «шерстистых» мышей: это часть проекта по возрождению мамонта
Наука
«Джеймс Уэбб» изучил атмосферу одинокого блуждающего газового гиганта
Космос
Lenovo представила сверхтонкий ноутбук, который заряжается от солнечного света
Новости
Первые звезды наполнили Вселенную водой до появления галактик, предполагают ученые
Космос
Физики создали магнитные вихри, способные имитируют работу синапсов нейронов
Наука