Une équipe dirigée par des chercheurs du FAMU-FSU College of Engineering a de nouvelles connaissances sur les molécules qui changent de forme en réponse à la lumière.

Les chercheurs qui étudient les polymères à base d'azobenzène ont découvert que leur volume libre, une mesure de l'espace entre les chaînes polymères, était fortement lié à la capacité des polymères à convertir le rayonnement lumineux visible en énergie mécanique.

Les résultats ont été publiés dans Matériaux fonctionnels avancés .

« Si vous mettez un groupe de personnes dans un ascenseur, c'est vraiment dur d'en sortir, " a déclaré l'auteur principal Billy Oates, le professeur Cummins Inc. en génie mécanique au FAMU-FSU College of Engineering. "Mais si vous avez assez d'espace entre les deux, vous pouvez vous déplacer. C'est ce que nous avons trouvé, que l'espace entre la masse des molécules de polymère fait une différence."

L'azobenzène est un composé chimique photocommutable. Cela signifie le rayonnement électromagnétique, en particulier, la lumière ultraviolette et visible peut altérer la géométrie et les propriétés chimiques d'une molécule.

Un réseau de polymères d'azobenzène ressemble à de nombreux chapelets de spaghettis regroupés. Lorsque la lumière atteint le réseau, cela fait que certaines molécules deviennent plus courtes et passent d'une forme de tige à une forme de boomerang.

Des études antérieures ont étudié la nature photomécanique de l'azobenzène, mais ce travail a été le premier à quantifier la conversion d'énergie en masse pour un système de polymères d'azobenzène à l'échelle moléculaire. Les chercheurs ont découvert que le rapport de conversion de l'énergie lumineuse à l'énergie mécanique était 10 fois plus important à mesure que le volume libre passait de 0,5% à 12%.

Dans une autre partie de ce travail, les chercheurs ont également développé un nouveau modèle à gros grains pour expliquer comment les polymères d'azobenzène interagissent. Les modèles à grain grossier sont un moyen de simplifier le comportement des grands, des systèmes moléculaires complexes avec une perte minimale d'informations afin que les scientifiques puissent effectuer des simulations qui seraient autrement infaisables avec des modèles moléculaires finement détaillés.

La recherche pourrait conduire à une nouvelle technologie de matériaux intelligents. Par exemple, au lieu d'utiliser des fils pour déplacer l'électricité, les ingénieurs pouvaient utiliser la lumière pour contrôler à distance les composants de la machine. Une application possible pourrait être une méthode pour déplacer les nombreux miroirs qui font partie d'un réseau dans une centrale solaire thermique.

"Vous n'avez pas à vous soucier du câblage électrique en désordre, " Oates a déclaré. "Vous avez juste besoin d'une ligne de mire pour obtenir la lumière dans le système. C'est la plus grande opportunité ici, le développement d'une nouvelle façon d'actionner les matériaux et les structures avec la lumière."