Los polímeros que exhiben sus funciones a la luz se han estudiado durante algunas décadas porque permiten la miniaturización del dispositivo, el ahorro de energía, y control de señal preciso. Polímeros a base de azobenceno, diarileteno, etc.son los pioneros, y se han informado muchos ejemplos de motores impulsados ​​por luz y músculos artificiales. Por otra parte, ácido cinámico, que es un componente de la lignina en la madera natural, también exhiben la función de los rayos ultravioleta (UV), por lo que se ha aplicado a polímeros. El mecanismo de deformación de estos polímeros a base de cinamato no se ha aclarado porque las dos reacciones de isomerización cis-trans de doble enlace y cicloadición [2 + 2] ocurren casi simultáneamente. Dado que el mecanismo no se ha aclarado, su uso como material fotodeformable no ha recibido tanta atención como el azobenceno y el diarileteno antes mencionados.

Para abordar estos problemas, un equipo de investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) está investigando el mecanismo de fotodoblamiento de las películas de policinnameto de base biológica. Su último estudio, publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS , fue dirigido por el profesor Tatsuo Kaneko y el profesor asistente Kenji Takada también involucró al profesor Hideyuki Murata, Profesor asociado Kosuke Okeyoshi, y el profesor asistente de investigación Amit Kumar.

En este estudio, Los poliésteres se sintetizaron a base de cumaratos en los que se sustituyeron grupos hidroxilo en los aromáticos del cinamato. Entre ellos, los que mostraron fotodeformabilidad fueron poli (ácido 3-hidroxicinámico) (P3HCA) y poli (3, Ácido 4-dihidroxicinámico) (PdHCA). Aunque ambas películas tenían una unidad de cinamato, P3HCA mostró deformación convexa con respecto a una fuente UV, y PdHCA mostró deformación cóncava, respectivamente. Estas diferencias se analizaron mediante varios análisis espectrales. Primero, cuando se midió la vida útil de la fluorescencia, se encontró que hay dos estados excitados en P3HCA. Próximo, por medición espectroscópica de infrarrojos (IR) de resolución temporal, la absorción del doble enlace de la unidad de cinamato se trazó a partir del cambio en el espectro IR durante la irradiación UV.

En el caso de P3HCA, se confirmó que la absorción del enlace -CH =CH- formado en cis se incrementó al aumentar el tiempo de irradiación UV. Por otra parte, en PdHCA, no se confirmó ningún cambio en la absorción de -CH =CH- formado en cis. Para probar estas fotoexpansiones, Se realizó un experimento en el que se cubrió una película de P3HCA con una fotomáscara y se irradiaron rayos UV desde arriba. Cuando la película independiente se irradió con UV a través de una fotomáscara, la superficie no irradiada también mostró una deformación. Por lo tanto, cuando se realizó un experimento de irradiación con la película P3HCA recubierta sobre el sustrato de vidrio, no hubo deformación de la superficie, lado opuesto, no irradiado con UV, y no se observó deformación de la parte cubierta con la fotomáscara. De los resultados anteriores, Se encontró que el P3HCA exhibe una deformación convexa al expandirse con respecto a los rayos UV debido a la isomerización cis.

No hay otro ejemplo que sea de base biológica y pueda controlar la deformación con respecto a la luz ultravioleta. Además, al dilucidar el mecanismo de deformación de los policinamatos a través de esta investigación, Se puede esperar un control preciso de la fotodeformabilidad basado en un diseño de polímero denso. El hecho de que la fotodeformabilidad difiera según la forma de la molécula, como explica el profesor Kaneko:"aunque son los mismos componentes, Los comportamientos de deformación fueron diferentes. Estos resultados apoyan fuertemente la correlación entre la estructura y las propiedades físicas de los polímeros a base de cinamato, y este estudio se convierte en la buena perspectiva de los polímeros de base biológica y fotosensibles ". Además, Se puede esperar que contribuya en gran medida al desarrollo de nuevos materiales basados ​​en el diseño molecular.

Es de esperar que un mayor progreso en el policinamato de base biológica como materiales fotodeformables nos acerque más a un actuador controlable con mayor precisión y una sociedad sostenible.