Snelwerkende moleculaire sonde

Materialen die speciale polymeermoleculen bevatten, kunnen ons op een dag misschien waarschuwen wanneer ze op het punt staan ​​te falen. Onderzoekers hebben eerder ontwikkelde krachtgevoelige moleculen, mechanoforen genaamd, verbeterd om omkeerbare, snelle en levendige kleurveranderingen te produceren wanneer er kracht wordt uitgeoefend.

De kleurverandering is het resultaat van spanning die wordt uitgeoefend op de bindingen die de mechanoforen verbinden met een polymeerketen. De mechanoforen zijn gebonden aan polymeerketens met behulp van een rangschikkingsschema dat een oxazine-structuur wordt genoemd. De nieuwe structuur zorgt voor een onmiddellijke en omkeerbare kleurverandering, dus in plaats van dat het polymeer na verloop van tijd langzaam donkerder wordt, verandert de kleur snel wanneer de kracht wordt uitgeoefend en verdwijnt wanneer de kracht wordt verwijderd.

Materialen die de nieuwe mechanoforen bevatten, kunnen worden gebruikt als stresssensoren om onderzoekers in staat te stellen de effecten van stress op materialen te bestuderen voordat ze falen. Dankzij de snelle respons en omkeerbaarheid kunnen ingenieurs een overbelaste structuur in het laboratorium en uiteindelijk in het veld beter bewaken, snel detecteren en er snel op reageren.

Een langdurige uitdaging in de materiaalkunde is het maken van waarnemingen met betrekking tot mechanische belasting en andere spanningen in materialen op het niveau van één molecuul. Hoewel deze vooruitgang dit niet kan, komt het doel dichterbij met de ontwikkeling van dit nieuwe type mechanoforen. Op het gebied van biomechanica zou het onderzoek bijvoorbeeld een opstap kunnen zijn naar een betere monitoring van hoe ons lichaam reageert op externe krachten van het cellulaire niveau en daarbuiten.