De Choreografie Van Dansende Moleculen

{h1}

Polymeren kunnen worden gemaakt om te gloeien of van kleur te veranderen wanneer ze worden geactiveerd door licht of elektrische lading. Dit maakt ze goede kandidaten voor een nieuw type weergaveschermen op basis van technologie met polymere lichtemitterende dioden (pled).

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

Elizabeth Harbron beschrijft een beetje choreografie.

"Er zijn twee groepen en ze beginnen zo, oké?" zegt ze, met de rechter arm naar voren, gebogen aan de elleboog, met de onderarm vertikaal. Haar linkerarm is ook verlengd, de onderarm bungelend. Beide polsen zijn gebogen en haar vingers zijn voorzichtig gekruld.

'En in het licht, doen ze dit,' knikt ze, terwijl ze haar rechterarm scherp over haar lichaam trekt en zich een beetje oprolt. "Dan... ze gaan terug."

Harbron, een fotochemicus aan het College van William en Mary, heeft het over het dansen van moleculen, niet over mensen. Ze laat zien hoe een groep polymeren van vorm verandert als ze door licht worden geactiveerd, met haar armen om de werking van azobenzeen zijketens aan te tonen die oprollen en afrollen rond een centrale moleculaire ruggengraat. De chemisch geletterden zullen erkennen dat ze het proces van cis-trans-isomerie handelt.

Haar lab onderzoekt de eigenschappen van geconjugeerde polymeren, moleculen met lange keten die kunnen worden gemaakt om te gloeien, zelfs van kleur te veranderen, wanneer ze van cis naar trans converteren. De fluorescerende eigenschappen van geconjugeerde polymeren kunnen worden geactiveerd door licht of door elektrische lading, wat ze goede kandidaten maakt voor een nieuwe klasse van productschermen voor de handel op basis van polymere lichtemitterende diode (PLED) technologie.

Geconjugeerde polymeren geven een aantal voordelen aan beeldschermen. Hun fluorescerende eigenschappen zorgen voor mooie heldere, contrastrijke uitlezingen. Dit betekent dat toekomstige mobiele telefoons die zijn uitgerust met PLED-schermen geen achtergrondverlichting nodig hebben. De PLED-technologie is vooral aantrekkelijk voor computermonitoren. Denk aan uw laptopscherm dat 180 graden zichtbaar is, zelfs in het zonlicht.

"Omdat dit een polymeer is, is het plastic, toch? In theorie zou je dit flexibel kunnen maken, dus je kunt je een soort van flexibele computermonitor voorstellen," zei ze. "De technologie is er gewoon nog niet, maar daar gaat het om."

Sommige Europese consumentenproducten, mobiele telefoons - zelfs een elektrisch scheerapparaat - gebruiken al geconjugeerde-polymeerdisplays, zei Harbron. Maar de basiswetenschap komt altijd voor mobiele telefoons en laptops en andere consumentenproducten.

"We gaan hier geen mobiele telefoons maken in mijn lab," zei ze. "Mijn groep zal nooit widget-producenten zijn, maar we zullen steeds meer dingen leren over wat deze polymeren kunnen doen, wat we misschien op een dag kunnen helpen bij de makers van de widget."

Harbron's werk is gebaseerd op het bedenken van nieuwe geconjugeerde polymeren waaraan groepen zijn bevestigd die reageren op lichtsignalen. "Geconjugeerde polymeren zullen fluoresceren als je er elektriciteit doorheen steekt, maar we hebben ons gericht op licht omdat het heel eenvoudig en gemakkelijk is om te doen," zei ze. De groepen polymeren die worden onderzocht, zullen anders helderder of een andere kleur fluoresceren, afhankelijk van hoe ze zijn gevormd. Haar werk dat azobenzenen choreografeert, heeft bijvoorbeeld onthuld dat ze anders reageren op ultraviolet licht dan op blauw licht.

"Als je ze liet oprollen, zouden ze een andere kleur gloeien dan wanneer ze allemaal verspreid zijn," legde ze uit. "Dus ik dacht dat het niet cool zou zijn als we ze konden dwingen om dat te doen met een lichtsignaal? Zeg gewoon 'doe het nu' en 'ga nu achteruit'."

Ze typeerde het labo's werk met azobenzenen als "erachter te komen wat we konden doen." Ze ontdekten bijvoorbeeld technieken om de kleur van een geconjugeerde polymeeroplossing te veranderen, waardoor de vloeistof veranderde van geeloranje naar groen en weer terug. Ze heeft ook een aanpak ontwikkeld voor fluorescentiemodulatie - een manier om het polymeer helderder en dimmer te maken.

"Als je eenmaal met de azobenzenes kunt praten en uitzoeken hoe je ze helderder en zwakker kunt maken, vraag je:" Oké, kunnen we nu helemaal doorgaan, volledig uit, alleen met een lichtsignaal? ", Vroeg ze. "En dat is een van de plaatsen waar we naartoe gaan."

Fundamenteel onderzoek van de eigenschappen van elk geconjugeerd polymeer begint in oplossing, omdat het eenvoudiger is om karakteriseringen te observeren en vast te leggen, maar het werken aan veelbelovende moleculen moet snel doorgaan naar de filmtoestand.

"Omdat de film daar is," zei Harbron. Commerciële geconjugeerde polymeertoepassingen zouden bestaan ​​uit een gelaagd weergavescherm, waarbij de polymeren gesuspendeerd zijn in een dunne vloeistoffilm die is gesandwiched tussen geleidende lagen om elektriciteit en isolerende lagen te verschaffen om zuurstof uit de polymeren te houden. "Telkens wanneer iemand een van mijn kranten beoordeelt, zeggen ze:" Nou, dit is allemaal geweldig en alles, maar hoe werkt het in de film? "

Harbron's groep publiceerde onlangs haar eerste "film" -paper, waarin beschreven wordt hoe sommige van de acties die door azobenzenen in oplossing worden gedemonstreerd, bijna op dezelfde manier plaatsvinden in een film van ongeveer 100 micron dik.

"We wisten niet of er genoeg ruimte in de film zou zijn om de moleculen te laten rollen en af ​​te rollen," zei ze, "maar het blijkt dat er is."

Met een CAREER-beurs van de National Science Foundation kan Harbron en haar bedrijf van bachelorchemici doorgaan naar het volgende niveau, inclusief het nastreven van groepen voorbij azobenzenen."We willen de effecten die we hebben, nemen en proberen ze sterker te maken, door de azobenzenen uit te wisselen met andere soorten fotoactieve moleculen," zei ze. "Degene waar we nu naar kijken, wordt spiropyran genoemd."

Voor een fotochemicus is het verschil tussen azobenzene en spiropyran het verschil tussen het choreograferen van dansers met vier ledematen en tien ledematen. Spiropyran is een complexer molecuul dan azobenzeen, legt Harbron uit en biedt daarom meer eigenschappen die kunnen worden aangepast om te reageren op licht of elektrische prikkels.

"Dat kan ons helpen het totale intensiteit-aan / intensiteit-uit effect te bereiken waarnaar we op zoek zijn," zei ze. "Het kan ons ook helpen sommige liefhebber en meer dramatische kleurveranderingstoepassingen te doen."

Opmerking van de uitgever: Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation (NSF), de federale instantie die belast is met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Zie het archief achter de schermen.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com