英國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)可用于多類(lèi)傳感器的新型光子材料

聚合物基光子晶體在溫度、光、應(yīng)變或其他刺激下會(huì)顯著改變顏色。研究人員從蝴蝶翅膀和孔雀羽毛中獲得靈感，開(kāi)發(fā)了用于傳感器開(kāi)發(fā)的新型光子材料，可用于多種應(yīng)用。

由英國(guó)薩里大學(xué)和蘇塞克斯大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組開(kāi)發(fā)出了一種柔性光子晶體，它可以根據(jù)材料結(jié)構(gòu)而不是色素來(lái)改變顏色，這是一些鳥(niǎo)類(lèi)和昆蟲(chóng)制造這種現(xiàn)象的原因。蘇塞克斯大學(xué)數(shù)學(xué)與物理學(xué)院實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授在一份新聞聲明中說(shuō):“雖然大自然用了數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間開(kāi)發(fā)了這些材料，但我們正在用更短的時(shí)間慢慢趕上?！边@些晶體為設(shè)計(jì)能夠?qū)?、溫度或?yīng)變等刺激作出反應(yīng)的眾多傳感器鋪平了道路，使它們適合用于醫(yī)療保健、食品安全，甚至預(yù)測(cè)地震等方面。研究人員說(shuō)，這些基于光子晶體的傳感器將通過(guò)在自然光下由強(qiáng)烈的綠色轉(zhuǎn)變?yōu)槔鞎r(shí)的藍(lán)色來(lái)工作。另外，當(dāng)加熱時(shí)，綠色會(huì)變成透明，顯示出材料的另一個(gè)潛在指標(biāo)。

眾多應(yīng)用

薩里大學(xué)工程和物理科學(xué)學(xué)院軟物質(zhì)物理學(xué)講師說(shuō)，光子晶體是基于聚合物的蛋白石，含有溶解剝離的原始石墨烯。她說(shuō)這使它們“看起來(lái)很漂亮”，但更重要的是，使它們?cè)趥鞲袘?yīng)用方面具有潛力。

為了設(shè)計(jì)這種晶體，研究人員結(jié)合了許多科學(xué)學(xué)科和工藝過(guò)程。他們使用二維納米材料的液體處理和光學(xué)建模來(lái)制造這些材料，其中包含用于制造常用產(chǎn)品的聚合物粒子，如墨水和油漆。為了制造出成品光子晶體并實(shí)現(xiàn)其功能，研究人員將石墨烯分散到與可見(jiàn)光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)木嚯x上。

這些材料的潛在應(yīng)用包括用于智能包裝的時(shí)間/溫度指示器，如果易腐品經(jīng)歷了不合適的時(shí)間/溫度歷史，就可以提供視覺(jué)指示。另一個(gè)是生物識(shí)別和防偽應(yīng)用，可以利用晶體的壓力響應(yīng)和形狀來(lái)記憶某些特性。這些材料還可用于生物傳感和監(jiān)測(cè)以及醫(yī)療安全應(yīng)用。目前科學(xué)家們正在與蘇塞克斯的材料開(kāi)發(fā)公司合作，使材料商業(yè)化及其在傳感器技術(shù)中的得到應(yīng)用。