Исследователи из Техасского университета в Остине разработали новый уникальный нанокристаллический материал, который может переключаться между гелевым и жидким состояниями в зависимости от температуры или других факторов. Это может быть использовано для создания светофильтров или даже активного теплового камуфляжа.
Исследователи создали новый нанокристаллический гель, который может менять состояние и многие другие свойства в зависимости от температуры. Credit: Cockrell School of Engineering, The University of Texas at Austin
Материал состоит из нанокристаллов оксида индия-олова, рассредоточенных в растворе. При комнатной температуре эти нанокристаллы соединяются друг с другом благодаря молекулярным связующим, образуя гелеобразную консистенцию. Но при нагревании до 90 °C (194 °F) эти связи разрушаются, и гель снова переходит в жидкую форму, изменяя при этом свой цвет и другие свойства.
Команда говорит, что этот меняющий цвет гель можно использовать в качестве оптических фильтров, которые поглощают свет различных цветов в зависимости от того, находятся ли они в гелевом или жидком состоянии. Таким образом, могут быть созданы системы теплового камуфляжа, скрывающие объекты за счет изменения инфракрасных свойств их поверхности, или динамические системы обогрева и охлаждения космических кораблей или зданий.
Потенциальные возможности применения могут оказаться гораздо более разнообразными. Нанокристаллы и связующие элементы можно настраивать по своему усмотрению - например, использование различных связей позволяет создавать гели, которые меняют свое состояние в зависимости от температуры окружающей среды, присутствия токсинов, магнитных полей, изменения pH или других химических факторов. Использование различных типов нанокристаллов может изменить реакцию материала на свет.
Новый нанокристаллический гель переходит из гелеобразного состояния (слева) в жидкое (справа) в зависимости от температуры. Вверху в центре - иллюстрация связующего элемента, который удерживает нанокристаллы вместе, внизу в центре - молекулярная модель нанокристаллов. Credit: Cockrell School of Engineering, The University of Texas at Austin
В совокупности это может сделать материал весьма универсальным. Его можно использовать в качестве датчика, меняющего цвет и состояние при обнаружении опасных веществ, или в качестве вместилища для лекарств или других молекул, высвобождающих свою полезную нагрузку, когда они сталкиваются, например, с кислой средой вокруг раковых клеток.
В настоящее время группа занимается дальнейшей разработкой материалов, планируя объединить несколько нанокристаллов для создания геля, который будет переключаться между четырьмя различными состояниями в ответ на химические сигналы или изменения температуры.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источники: Техасский университет в Остине через Phys.org
https://news.utexas.edu/science-technology/
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7364
https://phys.org/news/2022-02-versatile-nanocrystal-gel-enable-advances.html
https://scx2.b-cdn.net/gfx/video/2022/versatile-nanocrystal.mp4
