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使用光进行可逆书写

 

图示为光敏介质中的纳米颗粒在光下(左)和在暗处聚集(右)。这个方法是未来可重写纸的基础。(图片来源: Weizmann Institute of Science

介质是消息。魏兹曼研究所有机化学系的RafalKlajn博士和他的团队,赋予其了新的内涵,以这句格言:现在他们证明了一个创新的方法,让纳米粒子集中在颗粒悬浮,在介质中进行自组装;这些组件可被使用于可逆写入信息。

这种方法是一种很好的替代者,用来呈现目前需要纳米颗粒涂覆有光敏分子的方法;当光线照射在他们身上时,他们再切换粒子的状态。根据该组织最近发表在《Nature Chemistry》上的研究,他们把规则的未涂覆的纳米颗粒,引入光敏介质将是更简单的,得到的系统比现有的更有效和耐久。可能的应用范围从重写纸、水净化、到药物或其他物质的可控输送。

在这种情况下,培养基中是由小的称为螺吡喃的“光可切换”(或“光响应”)分子组成。由Klajn和他的团队所采用的光敏分子版本,可以吸收光线并切换分子到一种更加酸性的形式。然后纳米颗粒会根据自己的环境里酸度的改变进行反应:正是这个反应引起该颗粒在黑暗中产生聚集,并在光下分散。这意味着,任何对于酸进行响应的纳米颗粒 - 比那些光响应的大得多 - 现在可以被操纵成为自组装颗粒。

通过使用光来控制反应,即产生的纳米颗粒的自组装的装置,可以精确地管理纳米颗粒何时聚集。而且,由于纳米粒子往往有不同的属性,如果它们是自由浮动的或聚集在一起,创造新应用的可能性几乎是无限的。

Klajn指出,这些分子在魏兹曼研究所具有悠久的历史:“两个研究所的科学家Ernst Fischer Yehuda Hirshberg1952年首次证明螺吡喃的光响应行为,后来在上世纪80年代,Valeri·Krongauz教授利用这些分子开发了多种材料,包括感光涂层镜片。现在,在它的光响应性首次被论证63年后,我们使用相同的简单分子用于其它用途,“他说。

基于媒介方法的优点是显而易见的。一方面,颗粒似乎不随时间而降解——这是一个困扰涂覆纳米颗粒的问题。我们使用附着了纳米粒子的凝胶样纸写并重写了一百个循环——我们称之为可逆的信息存储——而体系并没有恶化,所以,你可以一遍遍使用相同的系统。”Klajn说。而且,尽管在我们的实验中用金纳米颗粒,理论上甚至可以使用砂,只要它对酸度变化敏感”。

除了耐用“可重写纸,”Klajn暗示这种方法的未来的应用,还可能包括从水中去除污染物 - 某些纳米粒子可以聚集周围的污染物,然后按需释放它们 - 以及物质微小量的控制递送,例如可根据光照而被释放的药物。

新材料在线编译整理——翻译:Gary      校正:摩天轮

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