Теперь исследователи работают над тем, чтобы лучше контролировать реакцию химических веществ на обработку, а также то, как вернуть химические вещества в их исходное состояние с минимальным вмешательством или без него. Такой контроль позволил бы ученым подготовить системы восприятия раздражителей окружающей среды, а также постоянно повторять восприятие.
Группа исследователей из Йокогамского национального университета достигла таких результатов с помощью особого соединения, которое может излучать свет и может быть использовано в интеллектуальных устройствах следующего поколения, таких как носимые устройства и картины по борьбе с подделками. Они опубликовали свои результаты в Интернете 12 сентября, до публикации в Chemical Communications.
Соединение является производным тиофена, который представляет собой краситель с механохромными люминесцентными свойствами – он меняет цвет при физических изменениях.
Он начинает излучать фиолетовое свечение под воздействием ультрафиолета, но при воздействии механических раздражителей, таких как шлифовка, фиолетовое свечение слегка смещается в сторону синего. Другое внешнее вмешательство может заставить соединение зажить и снова стать фиолетовым.
«Механохромно люминесцентные (MCL) красители в последнее время вызывают значительный интерес в связи с их потенциальным применением», – сказал Сугуру Ито, автор статьи и доцент кафедры химии и наук о жизни Высшей школы инженерных наук Йокогамского национального университета. «Тем не менее, все еще очень сложно рационально разработать красители MCL с желаемыми характеристиками."
Однако в этом исследовании ученые обнаружили, что при добавлении другого химического вещества, называемого DMQA, краситель меняет цвет на оранжевый под действием механических раздражителей.
Красителю не требовалось больше внешних раздражителей, чтобы снова стать фиолетовым.
«Мы объединили два вида рациональных рекомендаций по дизайну для настройки люминесцентных свойств, что привело к желаемым – и беспрецедентным – характеристикам высококонтрастных самовосстанавливающихся красителей», – сказал Ито.
Первое рациональное руководство по дизайну заключается в том, что восстановительные свойства красителя можно отнести к длине алкильной группы в соединении – более длинная цепочка атомов углерода с атомами водорода в красителе позволяет красителю рекристаллизоваться и со временем заживать.
Во-вторых, при смешивании с DMQA цветовой диапазон между исходным и основным состоянием сильно отличается.
«Следующим шагом будет разработка рационального руководства по дизайну, чтобы контролировать реакцию красителя на механические стимулы», – сказал Ито. «Моя конечная цель – разработать инновационную систему измерения давления путем рационального создания материала, который может поэтапно менять цвет своего излучения в ответ на механические стимулы различной интенсивности."
С таким контролем Ито мог использовать механические стимулы, чтобы точно вызывать конкретную и предполагаемую реакцию. Небольшое давление может сместить фиолетовое свечение на синий, чуть большее давление подтолкнет свечение ближе к красному.
По словам Ито, система с такой способностью позволит ступенчато изменять и восстанавливать воздействие стимула, что может быть очень полезно для следующего поколения интеллектуальных материалов.
Минако Икея и Генки Катада, оба с факультета химии и естественных наук Высшей школы инженерных наук Йокогамского национального университета, также являются авторами статьи.
Эта работа была частично поддержана Японским обществом содействия науке, грант KAKENHI № 18H04508 в рамках гранта на оказание помощи для научных исследований в инновационных областях «Мягкие кристаллы: область №. 2903."