圖片來源：H. FINKELMANN et al./弗萊堡大學 |
材料科學 科學家利用光使聚合物改變形狀和大小
一段時間以來，科學家們一直在聚合物中新增光敏分子，以控制材料彎曲光線的方式。但現在，德國弗萊堡大學和劍橋大學的研究人員已經實現了逆轉：在本週的《物理評論快報》上，他們描述了他們如何首次使用光來實際改變聚合物的形狀和大小——使其收縮或膨脹，只需輕撥開關。
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科學家們將光敏分子放置在連線聚合物長線性鏈以形成更大分子網路的交聯橋中。當他們將由此產生的聚合物暴露在光線下時，它的長度收縮了 22%，而寬度和厚度略有增加。當他們關閉光源時，聚合物在數小時內恢復到原來的大小。透過吸收一個光子，光敏分子可以重新定位化學鍵，從而在聚合物鏈中產生“扭結”。根據這項新的研究，這些扭結控制著聚合物的收縮。
科學家們以前曾使用熱量改變過這類聚合物（稱為向列彈性體）的形狀。右圖顯示了一根受熱的向列彈性體條收縮以舉起一個 30 克重的砝碼。當條帶冷卻時，砝碼被放下。弗萊堡小組提出，光也可以誘導形狀變化，範圍從 10% 到 400%。他們寫道：“這些變化是可逆的，併為作為執行器和其他可以產生機械功的裝置提供了有趣的可能性。”