Исследователи из Техасского университета в Остине разработали странный новый нанокристаллический материал, который может переключаться между гелеобразным и жидким состояниями в ответ на температуру или другие факторы. Это может быть использовано для создания светофильтров или даже активной тепловой маскировки.
Материал состоит из нанокристаллов оксида индия-олова, диспергированных в растворе. При комнатной температуре, эти нанокристаллы связываются друг с другом благодаря молекулярным линкерам, образуя консистенцию геля. Но при нагревании до 90°C эти связи разрушаются, и гель снова диспергируется в жидкую форму, меняя при этом свой цвет и другие свойства.
Команда говорит, что этот переключающий гель можно использовать в качестве оптических фильтров, поглощающих разные цвета света в зависимости от того, находятся ли они в гелеобразном или жидком состоянии. Это может быть сделано для систем теплового камуфляжа, которые скрывают объекты, изменяя инфракрасные свойства их поверхностей, или систем динамического нагрева и охлаждения для космических кораблей или зданий.
И потенциальные приложения могут быть гораздо более разнообразными. И нанокристаллы, и линкеры можно настраивать по мере необходимости — например, с помощью разных линкеров можно создавать гели, которые меняют состояние в зависимости от температуры окружающей среды, присутствия токсинов, магнитных полей, изменений уровня pH или других химических признаков. Использование различных типов нанокристаллов может изменить реакцию материала на свет.
Новый нанокристаллический гель переключает состояния из геля (слева) в жидкое состояние (справа) в зависимости от температуры. В центре вверху изображен линкер, удерживающий нанокристаллы вместе, а в центре внизу — молекулярная модель нанокристаллов. Фото: Kang, Valenzuela, et al./UT Austin
Вместе они могут сделать материал весьма универсальным. Его можно использовать как датчик, меняющий цвет и состояние при обнаружении опасных веществ, или как сосуд для лекарств или других молекул, высвобождающий свою полезную нагрузку, например, при попадании в кислую среду вокруг раковых клеток.
В настоящее время команда дорабатывает материалы и планирует объединить несколько нанокристаллов для создания геля, который переключается между четырьмя различными состояниями в ответ на химические сигналы или изменения температуры.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источник: University of Texas at Austin via Phys.org