Los sensores de estrés son herramientas importantes cuando se trata de evaluar la robustez de un material que enfrenta fuertes fuerzas mecánicas. Los investigadores de OIST acaban de publicar en Advanced Materials un artículo que informa sobre un nuevo tipo de moléculas de sensores que se iluminan cuando llega el material en el que se incorporan.bajo fuerte estrés mecánico.
Estas moléculas de detección basadas en la luz, también llamadas mecanóforos fotoluminiscentes, no son nuevas, pero las aplicaciones disponibles actualmente son de un solo uso. Por lo general, implicarían una fuerza fuerte, por ejemplo, comprimir, torcer o estirar, romper un químico específicose unen entre dos átomos o separan irreversiblemente dos patrones moleculares en la molécula sensora, cambiando la longitud de onda, y por lo tanto el color, de la luz emitida por el mecanóforo. Una vez que estas moléculas han cambiado radicalmente su estructura en respuesta a esta fuerza,es extremadamente difícil volver a la situación inicial. Si bien estos mecanóforos son útiles para comprender las propiedades mecánicas de un artículo o material, no son adecuados para la exposición repetida a tensiones mecánicas.
Para superar este problema, el Dr. Georgy Filonenko y la Prof. Julia Khusnutdinova, de la Unidad de Coordinación de Química y Catálisis, diseñaron un mecanóforo fotoluminiscente que conserva sus propiedades a lo largo del tiempo y en repetidos incidentes de estrés mecánico. Los investigadores incorporaron la molécula de detección de estrés enun material polimérico común llamado poliuretano, ampliamente utilizado para artículos cotidianos, desde colchones y cojines hasta botes inflables, interiores de automóviles, pegamento para trabajar la madera e incluso spandex.
Los científicos luego estiraron el material resultante con una fuerza creciente, lo que provocó un resplandor correspondientemente más brillante bajo una luz ultravioleta. La reacción ocurre dentro de cientos de milisegundos, lo que resulta en un aumento de hasta dos veces en la intensidad de la luminiscencia. Cuando la tracción mecánica se detiene,el material polimérico y el mecanóforo vuelven a su posición inicial, disminuyendo la lectura de la luz. Esto es crítico ya que permite aplicaciones repetidas de fuerza mecánica.
Este nuevo mecanóforo es un compuesto fotoluminiscente del trabajo publicado recientemente por el Dr. Filonenko y el Prof. Khusnutdinova. A pesar de su estructura muy simple, el compuesto es extremadamente sensible al entorno físico que tiene un impacto directo en el color visible a simple vista.una luz UV. Estas moléculas se incorporaron directamente dentro de los patrones repetidos del material polimérico.
Se descubrió que la alta movilidad de las moléculas de mecanóforo en el polímero era la clave para el rendimiento del sensor. A medida que los mecanóforos se movían rápidamente en la muestra de polímero relajado, el brillo de emisión era bajo debido a estos movimientos moleculares que impedían que el mecanóforo emitiera luzSin embargo, someter el material a una fuerza mecánica ralentizó efectivamente los movimientos de la cadena del polímero, permitiendo que el mecanóforo emita luz de manera más eficiente.
"Nuestro material muestra cómo una fuerza macroscópica, tan básica como estirar una hebra flexible de material, puede desencadenar eficientemente cambios microscópicos hasta moléculas aisladas", comentó el Dr. Filonenko.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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