La sonda molecular de acción rápida que cambia de color detecta cuando la materia está al borde del fracaso

El director del Instituto Beekman, Geoffrey Moore, a la izquierda, y el investigador postdoctoral Hai Qian y la presidenta de ciencia e ingeniería de materiales Nancy Sotos dirigieron un equipo de ingenieros de Illinois en el desarrollo de un nuevo polímero reversible de acción rápida que cambia de color cuando está a punto de fallar. Fuente de la imagen: L. Brian Stauffer

Los investigadores dijeron que los materiales que contienen partículas especiales de polímeros podrían algún día advertirnos cuando están a punto de fallar. Los ingenieros de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han refinado sus moléculas sensibles a la fuerza previamente desarrolladas, llamadas mecanofuerzas, para producir un cambio de color reversible, rápido y vibrante cuando se aplica la fuerza.


El nuevo estudio dirigido por el investigador postdoctoral Hai Qian, Materiales La profesora y presidenta de ciencia e ingeniería Nancy Sotos, directora del Instituto Beekman de ciencia y tecnología avanzadas, Geoffrey Moore, se publica en la revista. Chem.

El equipo de Moore ha estado trabajando con mecánicos durante más de una década, pero los esfuerzos anteriores han producido moléculas que han tardado en reaccionar y volver a su estado original, si lo hay. El estudio informó que la incapacidad de producir una respuesta de encendido / apagado similar limitaba su uso como sondas moleculares que informan continuamente del estado mecánico de la sustancia.

“El cambio de color es el resultado de la tensión aplicada a los enlaces que conectan el mecanismo de Serie de polímeros“Dijo Qian.” Ahora estamos conectando mecánicas. Polímero Cadenas que utilizan un esquema de ordenación diferente, llamado oxazina estructura. La nueva estructura permite instantáneo y reversible descoloramiento, Entonces, en lugar de que el polímero se oscurezca lentamente con el tiempo, cambia rápidamente de color al aplicar la fuerza y ​​desaparece cuando imponer Ha sido eliminado. “

Los materiales que contienen los nuevos gránulos mecánicos podrían usarse como sensores de tensión para permitir a los investigadores estudiar los efectos de la tensión en los materiales antes de que fallen.

“La respuesta rápida y la reversibilidad permitirán a los ingenieros monitorear mejor, detectar rápidamente y responder rápidamente a estructuras estresantes en el laboratorio y, en última instancia, en el campo”, dijo Sotos.

Un desafío a largo plazo en Ciencia de los Materiales Hizo observaciones sobre la carga mecánica y otras tensiones en los materiales a nivel de una sola molécula. Aunque este avance no puede lograrlo, Moore dice que el objetivo está más cerca con el desarrollo de este nuevo tipo de mecanóforos.

“Hay más trabajo por hacer, pero este progreso abre la puerta a una visión detallada de lo que está sucediendo a nivel molecular en todo tipo de materiales”, dijo Moore. “En el campo de la biomecánica, por ejemplo, vemos esta investigación como un trampolín hacia una mejor observación de cómo nuestros cuerpos interactúan con fuerzas externas desde el nivel celular y más allá”.


El nuevo polímero ‘inteligente’ brilla más cuando se estira


más información:
Hai Qian et al, Colorante mecánico rápido y reversible para portadores mecánicos de oxazina homólogos: desarrollo de sondas de fuerza de respuesta in situ para materiales poliméricos, Chem (2021). DOI: 10.1016 / j.chempr.2021.02.014

Información de la revista:
Chem

La frase: Una sonda molecular de acción rápida que cambia de color que detecta cuándo una sustancia está a punto de fallar (25 de marzo de 2021). Obtenido el 25 de marzo de 2021 de https://phys.org/news/2021-03-fast-acting- cambio de color -molecular -Prop-material.html

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