ژله‌ای‌‌ با ‌‌قابلیت‌ ‌تغییر‌ ‌رنگ‌

محققان دانشگاه MIT ساختار ژله‌ای جدیدی ایجاد کردند که بسرعت به عوامل محرکی همچون دما، فشار، غلظت نمک (شوری) و رطوبت واکنش نشان و تغییر رنگ می‌دهد. از دیگر کاربردهای این ژل، استفاده آن به عنوان یک حسگر شیمیایی سریع و ارزان است. یکی از مکان‌هایی که این حسگر محیطی می‌تواند مفید باشد، کارخانه‌های فرآورده‌های غذایی است که نشان می‌دهد غذایی که باید خشک باشد چقدر در معرض رطوبت قرار گرفته است.

کد خبر: ۱۵۹۳۰۸

اجزای مهم این ساختار ژله‌ای موادی هستند که هنگام قرار گرفتن در معرض محرک‌ها منقبض و منبسط می‌شوند. این تغییر حالت در ضخامت ژل باعث تغییر رنگ ژل از طریق اندازه طیف مرئی نور می‌شود.

موادی که رنگهای مختلفی را بسته به این که چگونه به آنها نگاه کنید، منعکس می‌کنند قبلا وجود داشته‌اند، اما وقتی تولید می‌شوند نمی‌توان خصوصیاتشان را تغییر داد. محققان MIT برای تولید موادی که بتوانند در پاسخ به محرک‌های خارجی تغییر رنگ دهند، دست به کار شده‌اند.

آنها می‌خواهند مواد قابل تنظیمی را تولید و توسعه دهند. برای انجام این کار آنها با لایه نازک کوپولیمر دسته‌ای خود اتصال که از قرار گرفتن تناوبی 2 لاله پلی استرین و پلی توونییل پایریدین (PZVP) ساخته شده است، شروع کرده‌اند. ضخامت این لایه‌ها و شاخص‌های انکساری آنها تعیین می‌کرد که چه نوری می‌تواند به وسیله ژل منعکس شود.

با ثابت نگه داشتن ضخامت لایه پلی‌استرین و تغییر دادن ضخامت لایه دوم توسط محرک‌های خارجی نظیر غلظت نمک و PH، محققان توانستند باعث تغییر رنگ در قسمت دوم شوند. این روش مبتکرانه و قابل دسترس برای ایجاد مواد فوتونیکی است که خواص آنها به آسانی در سطح گسترده قابل تنظیم است. کلید به کارگیری PZVP دادن بار مثبت به نیتروژن هر بخش از دسته‌های PZVP است که حاصل آن یک زنجیره پلی‌اکترولیت است که می‌تواند تا 1000 درصد اندازه خودش در آب متورم شود.

اگر در زنجیره اصلی، بارها به صورت الکتریکی از یکدیگر حمایت کنند؛ مثلا به وسیله اضافه کردن غلظت بالایی از یونهای نمک به آب که در ژل نفوذ می‌کنند، زنجیره‌های PZVP به هم می‌ریزد. وقتی یونهای نمک دور می‌شوند بارهای مثبت PZVP یکدیگر را دفع می‌کنند و زنجیره بزرگتر می‌شود و در نتیجه هر لایه PZVP منبسط شده، ماده رنگهای مختلف را منعکس می‌کند.

در حال حاضر تورم ماده در یک بعد انجام می‌شود؛ اما یک پیشرفت شگرف در حال انجام است که باعث می‌شود ژلها در 3 بعد متورم شوند و طیفهای کوچکتری از تغییر رنگ را تولید کند.

ژلهای جدید همچنین به تغییرات فشار، دما و رطوبت حساس هستند و می‌توانند طیفهایی مختلف از ماوراءبنفش تا مادون قرمز را ایجاد کنند.محققان همچنین روی ژلهایی کار می‌کنند که تحت ولتاژهای مختلف اعمال شده، تغییر رنگ می‌دهند.