由 FAMU-FSU 工程學院研究人員領導的團隊對響應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化為機械能的能力密切相關。
結果發(fā)表在《先進功能材料》上。
“如果你把一堆人放在電梯里，真的很難出去，”資深作者、康明斯公司機械工程教授比利奧茨說，他是 FAMU-FSU 工程學院的機械工程教授。“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性質。
偶氮苯聚合物網(wǎng)絡看起來就像一堆面條串在一起。當光到達網(wǎng)絡時，它會導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械性質，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%，光機械能轉換比增長了 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雜分子系統(tǒng)行為的方法，因此科學家們可以進行模擬，否則這些模擬是用精細的分子模型無法實現(xiàn)的。
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