Un equipo dirigido por investigadores de la Facultad de Ingeniería FAMU-FSU tiene nuevos conocimientos sobre las moléculas que cambian su forma en respuesta a la luz.

Los investigadores que estudian polímeros a base de azobenceno encontraron que su volumen libre, una medida del espacio entre las cadenas de polímeros, estaba fuertemente vinculado con la capacidad de los polímeros para convertir la radiación de luz visible en energía mecánica.

Los resultados fueron publicados en Materiales funcionales avanzados .

"Si pones a un grupo de personas en un ascensor, es muy difícil salir "dijo el autor principal Billy Oates, el Profesor Cummins Inc. en Ingeniería Mecánica en la Facultad de Ingeniería FAMU-FSU. "Pero si tienes suficiente espacio en el medio, puedes moverte. Eso es lo que encontramos que el espacio entre la masa de moléculas de polímero marca la diferencia ".

El azobenceno es un compuesto químico fotoconmutable. Eso significa radiación electromagnética, en particular, Luz ultravioleta y visible:puede alterar la geometría y las propiedades químicas de una molécula.

Una red de polímeros de azobenceno parece un montón de espaguetis agrupados. Cuando la luz llega a la red, hace que algunas moléculas se acorten y cambien de una forma de varilla a una forma de bumerán.

Estudios anteriores han investigado la naturaleza fotomecánica del azobenceno, pero este trabajo fue el primero en cuantificar la conversión de energía en masa para un sistema de polímeros de azobenceno a escala molecular. Los investigadores descubrieron que la relación de conversión de energía de luz a mecánica creció 10 veces mayor a medida que el volumen libre aumentaba del 0,5 por ciento al 12 por ciento.

Como otra parte de este trabajo, los investigadores también desarrollaron un nuevo modelo de grano grueso para explicar cómo interactúan los polímeros azobenceno. Los modelos de grano grueso son una forma de simplificar el comportamiento de grandes sistemas moleculares complejos con mínima pérdida de información para que los científicos puedan realizar simulaciones que de otro modo serían inviables con modelos moleculares finamente detallados.

La investigación podría conducir a una nueva tecnología de materiales inteligentes. Por ejemplo, en lugar de usar cables para mover la electricidad, Los ingenieros podrían utilizar la luz para controlar de forma remota los componentes de la máquina. Una posible aplicación podría ser un método para mover los muchos espejos que forman parte de una matriz en una planta de energía solar térmica.

"No tienes que preocuparte por el cableado eléctrico desordenado, "Dijo Oates." Solo necesitas una línea de visión para que la luz entre en el sistema. Esa es la mayor oportunidad aquí, el desarrollo de una nueva forma de accionar materiales y estructuras con luz ".