Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1 Реакция фотоизомеризации, происходящая в кристалле.
Рис. 2 а-проекции кристаллической ячейки кристалла, б- иллюстрация структурных изменений, происходящих под действием света, в- структура двух изомеров.
Рис.3 Деформация кристалла под действием света при комнатной температуре.
Рис. 4. Данные рентгеноструктурного анализа.
Рис. 5 Деформация кристалла под действием света при температуре жидкого гелия.
Рис. 6 Механические испытания кристаллов.

Фотомеханика: как корчатся молекулы

Ключевые слова:  фотомеханика, фотохромные материалы

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

12 декабря 2010

Уже давно известны соединения, которые обратимо деформируются или изменяют цвет под действием света. Так, недавно при исследовании кристалла, состоящего из 1, 2 - бис (2 - метил l - 5 - (1 - нафтил) - 3 -тиенил) перфторциклопентена (1o) и перфторнафталина (нф) (рис. 1), было установлено, что он изменяет свою структуру под воздействием ультрафиолетового света. Изменение кристаллической структуры сопровождается изменением окраски и деформацией кристалла. Синтез кристаллов осуществлялся по следующей методике. В начале 1о и нф были растворены в гексане в мольном соотношении 1:2. После этого растворитель испарили. В результате были получены кристаллы, имеющие форму пластинки. Длина кристалла примерно 1-5 мм, ширина 1-1,5 мм и толщина 10-50 мкм.

На рис.2а представлена кристаллическая структура такой молекулярной сборки. Красной стрелкой показано направление деформации в кристалле при его освещении. Реакция происходит только на поверхности кристалла, т.к. кристалл обладает большим коэффициентом поглощения (рис. 2б). На рис. 2в приведены молекула 1о и её изомер 1с, получающийся при облучении 1о светом. Расстояние между реагирующими атомами углерода молекулы 1о в тиофеновом кольце составляет 3,47Å. Два изомера отличаются геометрическими параметрами Н и В. Параметр H изменяется от 0.534 до 0.679 нм, а В изменяется от 1.554 до 1.411нм. На рис.3 показаны фотографии, иллюстрирующие деформацию кристалла при его освещении. Сначала пластинку освещают ультрафиолетом справа. В результате, она изгибается влево и меняет свою окраску на синюю. Деформация сохраняется в темноте более 1 часа. После кристалл освещают видимым светом справа, он снова становится прозрачным и принимает прежнюю форму. Всего кристалл может выдержать более 250 обратимых превращений.

Авторы статьи предполагают, что изгиб кристалла происходит благодаря изменению параметров кристаллической решётки. Для того, чтобы подтвердить эту гипотезу, были проведены рентгеноструктурные исследования полученных кристаллов. Полученные данные о параметрах ячейки приведены в рис. 4. В результате установлено, что после облучения ультрафиолетом произошло растяжение кристаллической ячейки вдоль оси b на 0.29%, а вдоль оси а произошло сжатие на 0.16%. Значительной деформации кристалла вдоль оси с не наблюдалось. После облучения кристалла видимым светом параметры решётки вернулись к исходным значениям. На основе этих данных авторы делают вывод, что деформация кристалла происходит из-за изменения параметров решётки. Установлено, что кристалл обратимо деформируется под действием света в диапазоне температур от 4,7 до 298 К. (рис.5).

Авторами также сделана попытка оценить механические параметры кристаллов (рис. 6). Для этого пластинку закрепляли на столе и помещали на неё стальной шарик диаметром 2 мм. Пластинка весила 0,17 мг, а шарик 46,77 мг. Далее пластинку освещали ультрафиолетом снизу. В результате шарик поднялся на 0,95 мм над столом. В другом случае на эту же пластинку положили 3 мм стальной шарик весом 110.45 мг. После освещения пластинки снизу ультрафиолетом шарик тоже поднялся над поверхностью стола. Первый опыт показывает, что кристалл может производить механическую работу и, что её величина составила 0,43 мкДж. А второй опыт показывает, что кристалл может выдержать вес больше, чем 1.1 мН.

Шестаков М.В., Саматов И.Г., Павленко А.В. (ФНМ МГУ) по материалам оригинальной статьи Masakazu Morimoto and Masahiro Irie "A Diarylethene Cocrystal that Converts Light into Mechanical Work", JACS, 10.1021/ja105356w


Источник:



Комментарии
"Корчащиеся" молекулы под действием света давным давно (лет 30 назад если не больше) получили в лаборатории Абакумова (теперь он академик РАН)на основе комплексов металлов и орто-хинонов. Читать надо.
NZ
Да, факт. Не хватает сил находить все, что нужно, и писать так, как надо.
Юный максималист, 12 декабря 2010 23:14 
Л В А, 17 декабря 2010 08:47 
Николай Серафимович, а какой ресурс по изгибанию подобных изделий при НУ? Есть ли где в открытой почитать?
Ибрагимов Иван Ф, 17 декабря 2010 11:04 

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Цветок лунного света
Цветок лунного света

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.