Programmeerbare nanosferen ontgrendelen de 500 miljoen jaar oude kleur geheimen van de 500 miljoen jaar oud

Een half miljard jaar geleden evolueerde de natuur een opmerkelijke truc: het genereren van levendige, glinsterende kleuren via ingewikkelde, microscopische structuren in veren, vleugels en schalen die op nauwkeurige manieren weerspiegelen. Nu hebben onderzoekers van Trinity een belangrijke stap vooruit gezet om het te benutten voor geavanceerde materiaalwetenschap.

Een team onder leiding van professor Colm Delaney van Trinity’s School of Chemistry and Amber, het Research Ireland Center for Advanced Materials and BioGineering Research, heeft een baanbrekende methode ontwikkeld, geïnspireerd door de natuur, om structurele kleuren te creëren en te programmeren met behulp van een geavanceerde microfabricagetechniek.

Het werk kan grote implicaties hebben voor omgevingsdetectie, biomedische diagnostiek en fotonische materialen. Het onderzoek is gepubliceerd in het dagboek Geavanceerde materialen.

De kern van de doorbraak is de precieze controle van zelfassemblage van nanosfeer-een notoir moeilijke uitdaging in de materialenwetenschap. Teodora Faraone, een Ph.D. Kandidaat bij Trinity, gebruikte een gespecialiseerde 3D-printtechniek met hoge resolutie om de volgorde en opstelling van nanosferen te regelen, waardoor ze kunnen communiceren met licht op manieren die alle kleuren van de regenboog op een gecontroleerde manier produceren.

“Dit was de centrale uitdaging van het ERC -project” MARSS -conferentie over microschaal en manipulatie op nanoschaal. “We hebben nu een manier om nanostructuren te verfijnen om briljante, programmeerbare kleuren weer te geven.”

Een van de meest opwindende aspecten van het nieuw ontwikkelde materiaal is de extreme gevoeligheid: de structurele kleuren verschuiven in reactie op minuut veranderingen in hun omgeving, die nieuwe kansen opent voor chemische en biologische detectietoepassingen.

Dr. Jing Qian, een postdoctorale onderzoeker en computationele specialist in het team, hielp de experimentele resultaten te bevestigen door gedetailleerde simulaties, waardoor diepere inzichten worden geboden in hoe de nanosferen zich organiseren.

Het team combineert de kleurprogrammeringstechniek al met responsieve materialen om kleine microsensoren te ontwikkelen die van kleur veranderen in realtime. Deze sensoren worden ontwikkeld als onderdeel van het IV-LAB-project, een Pathfinder Challenge-uitdaging van de European Innovation Council onder leiding van het Italiaanse Instituut voor Technologie, met als een belangrijk doel de ontwikkeling van implanteerbare apparaten die biochemische veranderingen in het menselijk lichaam kunnen volgen.

“Samenwerking was de sleutel tot deze ontdekking, omdat het de combinatie is geweest van scheikunde, materiaalwetenschappen en natuurkunde die ons uiteindelijk in staat heeft gesteld een vermogen te benutten dat de natuur en zijn rare en prachtige creaties hebben geproduceerd voor miljoenen jaren,” zei Prof. Delaney, zei Prof. Delaney, die de bijdragen van mede -hoofdonderzoekers bij Trinity, Prof. LaRisa Reflina (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Brady), hebben gekregen (school van Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Bradley (School of Chem. Louise Brady).

“Van oude veren tot medische sensoren van de volgende generatie, de toekomst van kleur is helderder-en kleiner-dan ook.”