Ученые из Технического университета Эйндховена создали материал, изгибающийся под действием света. Направляя на него ультрафиолетовое излучение, они заставили его двигаться в определенном направлении, изгибаясь подобно гусенице. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Поведение материала основано на явлении фотоизомеризации, при котором материал меняет свою структуру под действием облучения от одного изомера к другому. Ученые создали мономеры на основе азобензола. Из-за его фотоизомеризации полученные на его основе длинные мономеры сокращались под действием ультрафиолета.
Для того, чтобы превратить этот эффект, происходящий на молекулярном уровне, в полноценное макроскопическое движение, ученые создали полоски на основе этого полимера. В процессе создания ученые расположили мономеры таким образом, что они плавно поворачивались от параллельного состояния на одной стороне полоски к перпендикулярному на другой. В итоге, молекулы на первой стороне сокращались вдоль полоски, а на второй стороне сокращались перпендикулярно, из-за чего полоска утончалась и расширялась вдоль своей оси.
Пленка освещалась ультрафиолетовым излучением почти горизонтально. Поэтому при выгибании фрагмента пленки он заслонял свет для остальной части. Из-за того, что пленка нагревалась при облучении, при затенении тепло инициировало процесс обратной изомеризации. Из-за совмещения процессов выгибания и расслабления фрагментов пленки, по ней постоянно перемещалась волна, причем ее направление зависело от того, на какую сторону полоски падало излучение.
Ученые решили использовать это свойства для создания устройства, которое перемещалось бы подобно гусенице и использовало свет в качестве «топлива». Они закрепили полоску из полимера внутри прямоугольной рамки с меньшей длиной, благодаря чему полоска изначально приобрела выгнутую форму.
Исследователи продемонстрировали несколько экспериментов по перемещению полимерной «гусеницы». В том числе была показана конструкция без рамки, но в таком случае ученым приходилось постоянно перемещать луч вдоль полоски и обратно.
В начале 2017 года американские ученые также создали микроробота с мышцами, приводимыми в действие с помощью света. А китайские физики смогли заставить частицу бегать туда-сюда с помощью света за счет комбинации двух эффектов, каждый из которых превалировал в разных положениях.
Григорий Копиев