Vědci vyvinuli umělé svaly ovládané světlem: Mění tvar a otevírají cestu k revolučním 3D displejům

Vědci z Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), pod vedením profesora Dr. Henryho Dubeho, pracují na převratném výzkumu, který by mohl vést k nové generaci inteligentních materiálů.

Vědci z Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), pod vedením profesora Dr. Henryho Dubeho, pracují na převratném výzkumu, který by mohl vést k nové generaci inteligentních materiálů. Jejich cílem je škálovat jednotlivé molekulární stroje do trojrozměrných struktur a vytvořit tak materiály, které mění své mechanické vlastnosti a tvar v reakci na vnější světelné podněty. Tento vývoj představuje posun od tradiční elektroniky k systémům, které využívají komponenty na atomové úrovni k dosažení makroskopických výsledků.

Základem výzkumu jsou molekulární stroje, mechanické komponenty složené z pouhých několika desítek atomů. Dr. Dube již dříve vyvinul jednotlivé jednotky, jako jsou nanomotry, ozubená kola a pinzety. Současným cílem je propojit tyto komponenty do polymerů a vytvořit tak kolektivní pohyb. Tato metoda je inspirována biologickými systémy, konkrétně lidskými svaly, kde se proteiny posouvají kolem sebe a způsobují kontrakci. Uspořádáním těchto molekulárních stavebních bloků v konkrétních sekvencích mohou vědci určit, jak se výsledný materiál bude chovat po aktivaci. Propojení stovek tisíc těchto molekul jim umožňuje generovat dostatek síly k vykonávání pozorovatelné fyzické práce.

Tým využívá světelné pulzy jako primární mechanismus řízení. Mnoho nanostrojů, které vědci používají, mění svůj fyzický tvar, když jsou vystaveny specifickým vlnovým délkám světla. Tato schopnost měnit tvar umožňuje vzdálené spouštění pohybu bez použití elektrického zapojení. Změna tvaru často způsobuje, že molekuly mění barvu. Tato dvojí funkčnost umožňuje vývoj 3D krychlových obrazovek, které by mohly promítat trojrozměrné obrazy do fyzického objemu a umožnit jejich prohlížení z jakéhokoli směru. Na rozdíl od laserem gravírovaného skla lze tyto volumetrické obrazy okamžitě vymazat a přepsat změnou světelného podnětu. Vědci plánují vytvářet materiály, jejichž vlastnosti lze programovat – například by mohly ztuhnout pod modrým světlem, ale být elastické pod červeným světlem.

Projekt je podporován grantem ve výši přibližně 900 000 eur od Nadace Volkswagen. Během následujících čtyř let se výzkum zaměří na zdokonalení uspořádání těchto stavebních bloků, aby se zajistil úspěšný přechod od jednotlivých molekul k funkčním materiálům ovládaným světlem. Tento výzkum otevírá dveře široké škále aplikací pro inteligentní materiály.