پژوهشگران ماده‌ای به نام فوتوسوئیچ (تغییرپذیر نوری) توسعه داده‌اند که می‌تواند به طور هم‌زمان با نور و حرارت نوشته و پاک شود.
به گزارش تکناک، این ماده با تغییر حالت بین دو شکل مختلف، امکان ذخیره‌سازی و پاک‌کردن اطلاعات را فراهم می‌کند و کاربردهای بالقوه‌ای در حافظه‌های قابل بازنویسی و فناوری‌های نمایشگر دارد.
تیم تحقیقاتی دانشگاه متروپولیتن اوساکا برای انجام کار یک نوع جدید از مولکول آزا-دی‌آریل‌اتن را سنتز و بنزوتیوفن-S,S-دی‌اکسید را به ساختار اصلی آن وارد کردند.
آنها نشان دادند که این مولکول‌های جدید فوتوسوئیچ می‌تواند به عنوان یک رسانه ضبط قابل بازنویسی استفاده شود، به طوری که با نور یا گرما نوشته و با نور پاک می‌شود.
فهرست مطالب
تحلیل کریستالوگرافی اشعه ایکس
با استفاده از کریستالوگرافی اشعه ایکس، تیم تحقیقاتی برای اولین بار ساختار ایزومر رنگی را تعیین کردند و تشکیل پیوند بین اتم‌های کربن و نیتروژن را نشان دادند. این تشکیل پیوند برای این نوع مولکول غیرمنتظره است و با ساختار حلقه باز ایزومر بی‌رنگ تضاد دارد.
علاوه بر این، تحلیل دقیق و طیف‌سنجی NMR تأیید کرد که ساختارهای مولکولی ایزومرهای فعال‌شده با نور و حرارت یکسان هستند و این یافته‌ای بود که توسط محاسبات DFT پشتیبانی می‌شود.
برای نمایش کاربردهای عملی این فوتوسوئیچ، تیم تحقیقاتی توانایی آن را برای ایجاد الگوهای نوشتنی با نور و حرارت روی کاغذ فیلتر نشان دادند.
نمایش الگوهای نوشتنی با نور و حرارت
این کار با ترکیب مولکول آزا-دی‌آریل‌اتن در ماتریس PMMA (پلی‌متیل‌متاکریلات) انجام و سپس این محلول روی کاغذ فیلتر ریخته شد.
پس از تابش نور فرابنفش (UV) از طریق ماسک، مناطقی که در معرض نور UV قرار داشتند، واکنش حلقه‌بندی فتو‌شیمیایی را تجربه کردند و زرد شدند، در حالی که مناطق محافظت‌شده بدون رنگ باقی ماندند. این کار یک الگوی قابل مشاهده ایجاد کرد که با ماسک مطابقت داشت. نتیجه یک الگوی نوشتنی با نور روی کاغذ فیلتر بود.
پس از نوشتن با نور، حرارت به مناطق انتخابی کاغذ فیلتر از طریق هویه داغ (در حدود ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد) اعمال شد. این کار واکنش حلقه‌بندی حرارتی را در مناطق قبلاً نوشته‌نشده ایجاد کرد و مناطق زرد اضافی به وجود آورد.
سپس، تابش نور مرئی روی کل کاغذ فیلتر باعث ایجاد واکنش حلقه‌گشایی فتو‌شیمیایی شد و الگوی ایجادشده از طریق حرارت را پاک کرد.
این نشان داد که الگوهای ایجاد شده با فتوشیمی و حرارت می‌توانند تولید و سپس از طریق تابش نور خاص پاک شوند، که نشان‌دهنده تنوع این دو عملکرد برای ایجاد الگوهای قابل برگشت است.
اهمیت و پیامدهای آینده فوتوسوئیچ
کشف یک فوتوسوئیچ با حساسیت به نور و حرارت یک گام بزرگ به جلو به حساب می‌آید و سطح جدیدی از کنترل و تنوع را ارائه می‌دهد.
این فناوری می‌تواند زمینه‌هایی مانند چاپ سه‌بعدی را متحول کند، جایی که کنترل دقیق بر ویژگی‌های مواد حیاتی است. همچنین می‌تواند باعث شکل‌های جدید ذخیره‌سازی داده‌های قابل بازنویسی شود که محدودیت‌های فناوری‌های فعلی مانند CD-RWها را پشت سر بگذارد.
در زمینه پزشکی، این فوتوسوئیچ‌ها می‌توانند برای توسعه سیستم‌های جدید تحویل دارو یا درمان‌های فعال‌شده توسط نور استفاده شوند. تیم تحقیقاتی همچنان در حال بررسی پتانسیل کشف خود هستند.
به‌عنوان مثال، تفاوت انرژی بین ایزومرهای حلقه باز و حلقه بسته با اصلاحات شیمیایی بیشتر یا اثرات محیطی مانند: ماتریس‌های پلیمری، حلال‌ها و اسیدها کنترل می‌شود، که این موضوع باعث ایجاد مولکول‌های جدید فتوکرومیک منفی می‌شود، که انتظار می‌رود در علوم زیستی مورد استفاده قرار گیرند.
