Полимерный материал заставили гнуться за лучом света
Загрузка галереи
Американские ученые создали полимерный наноструктурный материал, способный как растение изгибаться в сторону источника света. За счет разницы температур в стержне из нового материала, вызванной локальным нагревом светочувствительных наночастиц, он гнется до тех пор, пока не будет направлен в сторону падения луча. Новый материал может в четыре раза повысить эффективность устройств преобразования энергии света, говорится в исследовании, опубликованном в Nature Nanotechnology.
Многие живые организмы способны двигаться под действием вешних факторов среды: клетки и бактерии, например, могут мигрировать в сторону повышения концентрации питательных веществ, а растения ориентируют свои органы перпендикулярно падающему свету для большей эффективности получения энергии.
Ученые уже искусственно создавали чувствительные к свету материалы, однако изменения формы определялись различием ориентаций молекул в материале, а не расположением источника света. Деформации сильно зависели от температуры, интенсивности света и других внешних факторов, что усложняло контроль над движениями материала.
Сяоши Цянь (Xiaoshi Qian) с коллегами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создали искусственные фототропные стержни из различных фоточувствительных полимеров. Аналогично механизму, который используется растениями (удлинение клеток в затемненных участках стебля), авторы использовали материалы, которые сжимались при попадании света и увеличении температуры так, что стержень асимметрично деформировался.
Для демонстрации принципа ученые исследовали поведение четырех материалов: термочувствительного гидрогеля с наночастицами золота или восстановленного оксида графена в качестве фоторецепторов; сополимера этого гидрогеля с полиакриламидом и светочувствительным полипироллом; другого гидрогеля с полианилином в качестве поглотителя света; а также жидкокристаллического эластомера с красителем индиго.
Загрузка галереи
Искусственный фототропизм происходил благодаря нескольким физическим процессам: преобразование энергии фотонов в тепловую, диффузия веществ под действием тепла и механическая деформация. Свет вызывал в нанофотопоглотителях плазмонный резонанс и точечный нагрев освещенных участков гидрогеля, в результате чего они сжимались и стержень поворачивался до тех пор, пока не исчезала разница температур, то есть пока он не оказывался направлен в сторону падения света. Когда освещение прекращалось, стержень возвращался в исходное недеформированное положение, а при падении нового луча снова быстро (на один градус за три сотые секунды) реагировал на изменение его угла.
Загрузка галереи
Несколько таких стержней, расположенных на одной поверхности, могли отклоняться от оси в сторону падения света на 84 градуса, обеспечивая в четыре раза большую возможность преобразования энергии света в тепловую, чем статичные фотопреобразователи.
Авторы исследования продемонстрировали принцип на четырех материалах. По их словам, подобным образом могут себя вести и другие гидрогели, жидкокристаллические эластомеры и полимеры на основе азобензола или спиропирана.
Приводить в движение под действием света можно не только полимеры. Например, группа гонконгских химиков создали из кремния, платины и оксида титана микропловцов, управляемых светом. Их перемещение обеспечивалось взаимодействием зарядов в них с полем, которое возникало в результате фотохимической реакции.
Алина Кротова
Она оказалась в молекулярном облаке
Астрономы впервые достоверно обнаружили в молекулярном облаке Млечного Пути угольную кислоту. Это первая межзвездная молекула, содержащая три атома кислорода, и третья карбоновая кислота, обнаруженная на данный момент в космосе. Статья опубликована в The Astrophysical Journal. Карбоновые кислоты представляют собой разновидность сложных органических молекул, широко распространены в природе и считаются предшественниками многих важных для существования жизни пребиотических молекул, таких как аминокислоты и липиды. Однако к настоящему моменту в межзвездной среде были достоверно обнаружены лишь два таких соединения — муравьиная и уксусная кислоты. Группа астрономов во главе с Мигелем Санс-Ново (Miguel Sanz-Novo) из Испанского астробиологического центра сообщила, что впервые нашла в межзвездной среде угольную кислоту (HOCOOH). Эта молекула играет важную роль в различных биологических и геохимических процессах, ранее ее наличие предсказывалось для ледяных спутников планет-гигантов, а также Меркурия и Марса. Наблюдения велись за молекулярным облаком G+0.693—0.027, расположенным в направлении центра Млечного Пути, при помощи 40-метрового радиотелескопа Обсерватории Йебеса и 30-метрового радиотелескопа IRAM в период с марта 2021 по март 2022 года и с 1 по 18 февраля 2023 года. Исследователи обнаружили в облаке цис-транс конформер угольной кислоты со значением колонковой плотности 6,4×1012 молекул на квадратный сантиметр. Более стабильный цис-цис конформер угольной кислоты обнаружен не был, предполагается, что он может быть довольно многочисленным в межзвездном пространстве, хотя его практически невозможно обнаружить радиоастрономическими методами. Ученые считают, что угольная кислота способна образовываться в холодных плотных молекулярных облаках на поверхности ледяных пылинок, в ходе реакций между угарным газом и гидроксильным радикалом или в ходе облучения заряженными частицами смесей водяного и углекислотного льдов. Ранее мы рассказывали о том, как комету Виртанена уличили в перевыработке спирта при сближении с Солнцем.