由 FAMU-FSU 工程學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊對響應(yīng)光而改變形狀的分子有了新的見解。
研究偶氮苯類聚合物的研究人員發(fā)現(xiàn)，它們的自由體積——聚合物鏈之間空間的量度——與聚合物將可見光輻射轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能力密切相關(guān)。
結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。
“如果你把一堆人放在電梯里，真的很難出去，”資深作者、康明斯公司機(jī)械工程教授比利奧茨說，他是 FAMU-FSU 工程學(xué)院的機(jī)械工程教授。“但如果你之間有足夠的空間，你可以四處走動。這就是我們發(fā)現(xiàn)的，聚合物分子質(zhì)量之間的空間會產(chǎn)生影響。”
偶氮苯是一種可光切換的化合物。這意味著電磁輻射——尤其是紫外線和可見光——可以改變分子的幾何形狀和化學(xué)性質(zhì)。
偶氮苯聚合物網(wǎng)絡(luò)看起來就像一堆面條串在一起。當(dāng)光到達(dá)網(wǎng)絡(luò)時，它會導(dǎo)致一些分子變短并從棒狀變?yōu)榛匦S狀。
以前的研究已經(jīng)研究了偶氮苯的光機(jī)械性質(zhì)，但這項工作是第一個在分子尺度上量化偶氮苯聚合物系統(tǒng)的體積能量轉(zhuǎn)換的工作。研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著自由體積從 0.5% 增加到 12%，光機(jī)械能轉(zhuǎn)換比增長了 10 倍。
作為這項工作的另一部分，研究人員還開發(fā)了一種新的粗粒度模型來解釋偶氮苯聚合物如何相互作用。粗粒度模型是一種在信息損失最小的情況下簡化大型復(fù)雜分子系統(tǒng)行為的方法，因此科學(xué)家們可以進(jìn)行模擬，否則這些模擬是用精細(xì)的分子模型無法實現(xiàn)的。
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