Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Florida ha descubierto una forma de usar luz de baja energía para manipular fotopolímeros o películas plásticas, un hallazgo que tiene implicaciones para una amplia gama de tecnologías que usan la luz como fuente de energía para crear estructuras que cambian de forma.

La investigación se publica en la revista ACS Applied Polymer Materials y es un trabajo conjunto de los profesores asociados de química y bioquímica Ken Hanson y Justin Kennemur, y el profesor de la facultad de ingeniería FAMU-FSU William Oates.

"La idea es que queremos aprovechar la luz de baja energía y producir fuerza mecánica de la manera más eficiente posible", dijo Hanson.

Investigadores de todo el mundo han estado trabajando en materiales que respondan a estímulos externos como la luz, la temperatura, los campos magnéticos o la electricidad. Estos estímulos pueden hacer que un material cambie su forma, su disposición molecular o sus propiedades mecánicas y se han utilizado en investigación en robótica, ingeniería aeroespacial, administración de fármacos y más.

El equipo de investigación de FSU se ha interesado especialmente en los sistemas sensibles a la luz para trabajos mecánicos, un área menos estudiada.

Hasta el momento, la investigación en esa área ha demostrado que la conversión de la luz para este propósito a menudo es energéticamente ineficiente y requiere una luz de alta energía para obtener resultados significativos. Hanson, Kennemur y Oates sintieron que su experiencia combinada (Hanson es un experto en células solares, Kennemur en síntesis de polímeros y Oates en caracterización y modelado de materiales) podría ayudarlos a desarrollar un enfoque novedoso.

Su equipo de investigación finalmente colaboró ​​en un nuevo proceso que recolecta luz de baja energía de manera efectiva y la usa para doblar películas de plástico del grosor de la cinta adhesiva.

"Muchos polímeros tienen limitaciones de estabilidad que dan como resultado una degradación lenta cuando se exponen a la luz ultravioleta de alta energía", dijo Kennemur. "Usar luz visible de menor energía es una excelente manera de sortear este problema".

El equipo de FSU experimentó con un fotopolímero basado en el compuesto químico estilbeno. El estilbeno por sí solo tiene aplicaciones limitadas, pero se puede usar para fabricar tintes, blanqueadores ópticos o láseres de tinte. Hanson, Kennemur y Oates aplicaron un mecanismo llamado sensibilizador triplete al polímero que le permitió absorber la luz de baja energía y convertirla en trabajo mecánico de alta energía.

Cuando el equipo de investigación enfocó las películas de plástico a base de estilbeno con una luz tenue, vieron que las películas se doblaban en respuesta a la transferencia de energía.

"Es notable cómo, por primera vez, los fotones de baja energía pueden manipular el estilbeno para controlar con precisión la forma de un polímero con luz polarizada", dijo Oates.

Dada esta prueba de concepto, los investigadores planean perfeccionar este proceso aún más en el futuro utilizando una variedad de estructuras poliméricas, nanoestructuras que absorben luz y herramientas de modelado avanzadas.

Otros colaboradores de este artículo son los estudiantes de FSU Drake Beery, Eugenia Stanisauskis, Grace McLeod, Gina Guillory y el investigador postdoctoral Anjan Das. + Explora más

Los investigadores encuentran que el espacio entre las cadenas de polímeros afecta la conversión de energía