स्क्विड-प्रेरित सामग्री प्रकाश, गर्मी और माइक्रोवेव के संचरण को नियंत्रित करती है - भौतिकी विश्व

स्क्विड-प्रेरित सामग्री प्रकाश, गर्मी और माइक्रोवेव के संचरण को नियंत्रित करती है - भौतिकी विश्व

समय टिकट: 13 जुलाई, 2023 सुबह 11:20 बजे

स्क्विड से प्रेरित सामग्री
स्क्विड से प्रेरित: यह फूलों वाला दृश्य इलास्टोमेर सामग्री की एक डिस्क से ढका हुआ है। बाईं ओर, संपीड़ित सामग्री प्रकाश को अवरुद्ध करती है। दाईं ओर, फैला हुआ पदार्थ प्रकाश को अंदर जाने देता है। (शिष्टाचार: एसीएस नैनो/DOI: 10.1021/acsnano.3c01836)

स्क्विड की रंग बदलने वाली त्वचा से प्रेरित होकर, चीन के शोधकर्ताओं ने एक ऐसी सामग्री तैयार की है जो पारदर्शी और अपारदर्शी होने के बीच दृश्यमान, अवरक्त और माइक्रोवेव तरंग दैर्ध्य पर विकिरण में बदल सकती है। के नेतृत्व में ज़िचुआन जू नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी में, टीम ने एक विशेष इलास्टोमेर बाइलेयर पर सिल्वर नैनोवायर फिल्म का छिड़काव करके परिणाम प्राप्त किया।

स्क्विड अपनी त्वचा पर रंग और पैटर्न बदलने की उल्लेखनीय क्षमता के लिए जाने जाते हैं। प्रकृति में, वे एक-दूसरे के साथ संवाद करने और शिकारियों और शिकार से खुद को छिपाने के लिए ऐसा करते हैं।

कुछ स्क्विड प्रजातियों में, इन परिवर्तनों को विशेष मांसपेशियों द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो त्वचा को फैलाती और सिकोड़ती हैं - जिससे कुछ हिस्से खिंचे हुए और तने हुए होते हैं, और अन्य संकुचित और झुर्रीदार हो जाते हैं। यह प्रकाश को परावर्तित और बिखेरने वाली विशेष कोशिकाओं की व्यवस्था को बदल देता है, और परिणामस्वरुप त्वचा के समग्र रंग में परिवर्तन होता है।

अपने अध्ययन में, जू की टीम ने "बाईलेयर ऐक्रेलिक डाइइलेक्ट्रिक इलास्टोमेर" सामग्री का उपयोग करके प्रयोगशाला में इस व्यवहार की नकल करने का प्रयास किया। जब सपाट खींचा जाता है, तो सामग्री आम तौर पर दृश्य और अवरक्त प्रकाश के लिए पारदर्शी होती है - लेकिन जब संपीड़ित होती है, तो झुर्रियाँ दिखाई देती हैं जो प्रत्येक बाईलेयर के अपवर्तक सूचकांक को बदलती हैं।

यांत्रिक स्विचिंग

झुर्रियों के परिणामस्वरूप, आने वाली दृश्यमान और अवरक्त तरंगें इलास्टोमेर से गुजरने के बजाय परावर्तित और बिखर जाती हैं। दूसरे शब्दों में, दृश्य प्रकाश और उज्ज्वल गर्मी को प्रसारित करने और अवरुद्ध करने के बीच सामग्री को यांत्रिक रूप से स्विच किया जा सकता है। हालाँकि, सामग्री का वह प्रारंभिक अवतार माइक्रोवेव को अवरुद्ध करने और संचारित करने में अच्छा नहीं था क्योंकि माइक्रोवेव तरंग दैर्ध्य अवरक्त प्रकाश की तुलना में बहुत अधिक लंबी होती है, इसलिए माइक्रोवेव सामग्री में छोटी झुर्रियों से अप्रभावित रहते हैं।

ऐसी सामग्री बनाने के लिए जो माइक्रोवेव के लिए भी काम करती है, जू की टीम ने सिल्वर नैनोवायर की पतली कोटिंग के साथ इलास्टोमेर का छिड़काव किया। जैसे ही उन्होंने सामग्री को उस बिंदु तक खींचा जहां वह टूटने लगी, उन्होंने देखा कि माइक्रोवेव अभी भी सीधे गुजरने में सक्षम थे। लेकिन जैसे ही सामग्री को -30% के तनाव के साथ संपीड़ित और झुर्रीदार किया गया, नैनोवायर नेटवर्क को संकुचित करते हुए, आने वाले माइक्रोवेव बिखरे हुए थे और दृश्य और अवरक्त तरंगों के समान ही परिलक्षित होते थे, जो नीचे इलास्टोमेर बाइलेयर द्वारा अवरुद्ध थे।

पारदर्शिता और अपारदर्शिता के बीच यांत्रिक रूप से स्विच करने की सामग्री की क्षमता एक विस्तृत वर्णक्रमीय खिड़की तक फैली हुई है: पूरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम को कवर करती है, 15.5 माइक्रोन तक की अवरक्त तरंग दैर्ध्य, और 24.2-36.6 मिमी के बीच माइक्रोवेव तरंग दैर्ध्य। इसकी संरचना भी उल्लेखनीय रूप से लचीली थी: 500 सेकंड से कम समय में इन यांत्रिक परिवर्तनों का जवाब देते हुए, खिंचाव और संपीड़न के 1 चक्रों को सहन करना।

सामग्री अब प्राकृतिक दुनिया से प्रेरित प्रौद्योगिकियों की बढ़ती सूची में शामिल हो गई है। जू की टीम निकट भविष्य में कई संभावित अनुप्रयोगों की परिकल्पना करती है, जिसमें स्टील्थ और छलावरण प्रौद्योगिकियों में नवाचार शामिल हैं। इस सामग्री का उपयोग नई प्रकार की स्मार्ट खिड़कियों में भी किया जा सकता है जो उनके माध्यम से गुजरने वाली रोशनी और गर्मी दोनों को नियंत्रित कर सकती हैं - जिससे इमारतों की ऊर्जा दक्षता में सुधार होगा।

इलास्टोमेर का इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफ़ जैसे चिकित्सा उपकरणों में भी कई उपयोग हो सकते हैं, जो रोगियों की हृदय गतिविधि की निगरानी के लिए त्वचा पर लगाए गए इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हैं। नैनोवायर-लेपित बाइलेयर इलास्टोमेर के साथ, मरीजों के इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफ़ संकेतों को रोजमर्रा के उपयोग के लिए अवरुद्ध किया जा सकता है, संवेदनशील चिकित्सा जानकारी को लीक होने से रोका जा सकता है, फिर जब उनके संकेतों की डॉक्टर द्वारा निगरानी की आवश्यकता होती है तो उन्हें पारदर्शी बना दिया जाता है।

में अनुसंधान वर्णित है एसीएस नैनो.

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