Los soldados a menudo necesitan ver a través del humo, la niebla, el polvo o cualquier otro agente obscuro en el aire y detectar la presencia de toxinas u otros químicos en el campo o en la línea del frente. Para identificar esos químicos, usan sensores infrarrojos IR y espectroscopía, que permiten que brille un color de luz específico a una frecuencia particular correspondiente a cada químico. La identificación de cada químico requerirá que un soldado cubra las gafas con un filtro único, permitiendo que la firma química llegue a una frecuencia específica es decir, uncolor específico.
Los investigadores de la Universidad de Illinois, sin embargo, han desarrollado con éxito un filtro infrarrojo sintonizable hecho de grafeno, que permitiría a un soldado cambiar la frecuencia de un filtro simplemente por deformación mecánica controlada del filtro es decir, origami de grafeno, yno reemplazando la sustancia en las gafas utilizadas para filtrar un espectro particular de colores.
La investigación está financiada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, que está interesada en sensores que no solo son sensibles a diferentes longitudes de onda IR, sino también mecánicamente controlables y ajustables. Los resultados se publican en un documento titulado "Grafeno de arquitectura mecánicamente reconfigurablepara resonancias plasmónicas ajustables "en Luz: ciencia y aplicaciones .
Esta aplicación es otra en una serie de descubrimientos de grafeno de "material maravilloso" por SungWoo Nam, profesor asistente de Ciencia e Ingeniería Mecánica en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
"Por lo general, cuando coloca grafeno sobre un sustrato, es extremadamente transparente y absorbe solo alrededor del tres por ciento de la luz", señaló Nam. "En ciertos ángulos, puede verlo. Utilizamos esta versatilidad para hacer que otras estructuras sean flexibles y flexibles".sensores transparentes de grafeno "
Debido a que tiene un átomo delgado, el grafeno se usa normalmente mientras está plano. El equipo de investigación de Nam hizo una pregunta: ¿qué pasaría si a través del origami arte de plegado de papel, arrugara el grafeno? ¿Podría cambiar las propiedades del grafeno al alterarlo?su topografía?
Según Nam, los científicos no han probado esta idea antes con otros materiales convencionales porque son frágiles y no pueden doblarse sin romperse. Lo único del grafeno es que no solo es delgado, sino que también es resistente, lo que significa queno se rompe fácilmente cuando está doblado
"Digamos que creamos arrugas de grafeno por deformación mecánica", dijo Nam. "Si obtiene una cierta dimensión, ¿habrá algún cambio en la forma en que el grafeno absorberá la luz? Queríamos vincular eldimensiones del grafeno arrugado a su absorción óptica ".
El equipo de Nam descubrió que, de hecho, el grafeno arrugado absorbe la luz de manera diferente según la estructura y las dimensiones a través de resonancias plasmónicas, produciendo así diferentes colores. Además, a diferencia del papel, que no se puede aplanar fácilmente después de plegar o arrugar, el grafeno se puede volver aestirado para volverse plano y sin arrugas nuevamente. No solo eso, sino que la cantidad de absorción de luz puede ser alterada por un factor de aproximadamente 10.
"Al cambiar la forma, puede absorber la luz de una frecuencia diferente controlando las condiciones de resonancia plasmónica", declaró Pilgyu Kang, primer autor del artículo y ahora profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad George Mason ".Y al controlar mecánicamente la altura y la longitud de onda de las arrugas de grafeno, puedo excitar diferentes plasmones de superficie y así absorber diferentes frecuencias. Al final del día, obtienes un filtro ajustable ".
Al elegir el grafeno como filtro para las gafas de infrarrojos, el usuario puede girar una perilla para estirar y comprimir mecánicamente el grafeno. Eso permite un cambio en la longitud de onda de la luz que se absorbe. Por lo tanto, como ejemplo de su aplicación, un soldado puedesintonice fácilmente el filtro de grafeno a la longitud de onda deseada para que coincida con el tipo de sustancia química que está buscando.
"En un filtro convencional, una vez que hace el filtro, ya está", concluyó Nam. "No importa el tamaño, hay una longitud de onda de luz única. Con el grafeno, dependiendo de cuánto se estire y suelte, puede comunicarseen diferentes longitudes de onda de luz "
Este trabajo se basa en una colaboración internacional con el Dr. Kyoung-Ho Kim y el profesor Hong-Gyu Park en la Universidad de Corea, y cuenta con el apoyo de la AFOSR y la National Science Foundation.
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Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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