Какой подарок эволюции стоит считать самым лучшим адаптационным инструментом? Кто-то скажет, что умение летать, кто-то посчитает наличие острых когтей и клыков более полезным, а кому-то всеядность куда важнее. Однако правильного ответа на этот вопрос нет, точнее все они по-своему верны для каждого отдельно взятого вида. К примеру, для осьминогов одной из самых полезных способностей является мимикрия, т.е умение моментально менять свой облик. Это позволяет их охотиться, прятаться на виду от хищников или общаться со своими сородичами. Научный мир уже очень давно заворожен этим умением и долгие годы пытается его воссоздать в том или ином виде. Ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) как раз создали технологию, которая имитирует мимикрию большого синекольчатого осьминога. Как именно они достигли успеха в своем начинании мы узнаем из доклада ученых.
Основа исследования
Многофункциональные платформы, которые могут адаптивно модулировать свой внешний вид, являются заманчивой технологией для применения в дисплеях, сигнализации, камуфляже, борьбе с подделками, зондировании, биомедицинской визуализации, энергосбережении и робототехнике. Такие технологически ценные платформы обычно демонстрируют динамические спектроскопические свойства, которые возникают в результате программирования составляющих их материалов на реагирование на определенные внешние стимулы (например, механические, электрические, магнитные, химические или тепловые воздействия).
В этом контексте разработка систем с настраиваемыми спектроскопическими и флуоресцентными свойствами, которые охватывают ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную (UV–Vis–NIR) области электромагнитного спектра, оказалась сложной задачей. На сегодняшний день исследовано относительно мало классов камуфляжных систем с потенциалом достижения таких желаемых возможностей, включая двухдиапазонные электрохромные устройства, метаматериалы/метаповерхности, электроактивные полимеры, реконфигурируемые фотонные гели и биомолекулярные пленки.
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последнее время, все эти системы последовательно боролись с многочисленными критическими недостатками, такими как сложные методы подготовки составляющих активных материалов, сложные и дорогие схемы производства в стерильных помещениях, трудность включения более чем одной настраиваемой спектроскопической возможности, отсутствие функциональности в нескольких спектральных диапазонах, требование единого типа стратегии срабатывания, медленное время переключения и отклика, ухудшение или непостоянная производительность при повторном срабатывании и/или невозможность автономного самовосстановления во время работы без вмешательства пользователя.
Другими словами, идей полно, но все они реализуются крайне сложно, дорого и ненадежно. Именно потому авторы рассматриваемого нами сегодня труда и начали свое исследование.
В области многофункциональных камуфляжных и сигнальных платформ одним хорошо известным классом активных веществ, которому уделяется сравнительно минимальное внимание, являются ацены, которые представляют собой органические полициклические ароматические углеводороды, состоящие из линейно конденсированных бензольных колец и содержащие один ароматический секстет.
Такое относительное отсутствие внимания удивительно, поскольку ацены обладают множеством полезных свойств, в том числе прямой синтетической доступностью, химически модульными π-конъюгированными основными структурами, способностью к периферическому замещению и функционализации, совместимостью с настольными методами изготовления и обработки, теоретически хорошими электронными характеристиками и спектроскопическими свойствами, реагирующими на стимулы.
Исторически более короткие ацены и гетероацены (например, пентацен и его варианты) играли ключевую роль в органической химии как модель полициклических ароматических углеводородов и органической оптоэлектронике в прототипах активных материалов для светоизлучающих материалов.
Совсем недавно значительные исследовательские усилия были затрачены на получение и описание более длинных аценов (и, в частности, нонаценовых производных) из-за их важности с точки зрения фундаментальной физической органической химии и их теоретически предсказанных превосходных свойств для оптоэлектронных приложений. Тем не менее, о синтезе классического нонацена или его вариантов в растворе сообщалось в нескольких исследованиях (всего 7), при этом эти соединения имели недостаточную стабильность в твердом состоянии в течение не более двух месяцев даже в инертных условиях. Следовательно, ранее изученные варианты нонацена не могли быть ни переработаны в тонкие пленки, ни использованы в традиционных схемах производства, и их полезность для применения в устройствах никогда не исследовалась, поэтому технологический потенциал этих молекул остается в значительной степени неизвестным.
Изображение №1
В рассматриваемом нами сегодня труде ученые рассказывают о системах камуфляжа и сигнализации, которые используют в качестве активного материала разработанную ими нонаценоподобную молекулу с исключительной стабильностью и, таким образом, демонстрируют уникальное сочетание возможностей. Для концептуализации таких систем ученые изучили способности кожи осьминога Hapalochlaena lunulata (H. lunulata) к динамическому камуфляжу и апосематическому отображению предупреждений (1A), которые реализуются за счет управляемого мышцами переключения переливающихся синих колец между скрытыми и открытыми состояниями на усиливающем контрастность коричневом фоне (1B).
Кроме того, ученые использовали описанный в литературе опыт синтеза производных нонацена и азотсодержащих тетрабенпентаценов, а также техническую основу, ранее созданную в их исследованиях адаптивных инфракрасных камуфляжных систем.
В результате были представлены устройства на основе диэлектрического эластомера (DEA от dielectric elastomer actuator) с синим кольцом, состоящие из верхнего прозрачного протонпроводящего полимерного электрода, активного слоя на основе нонаценового варианта, в котором морщинистое синее кольцо окружает более плоский коричневый круг, нижележащую мембрану из акрилового диэлектрического эластомера и нижний прозрачный протонпроводящий полимерный электрод (1C).
Результаты исследования
Изображение №2
В качестве активного материала для создаваемой платформы ученые спроектировали и разработали нонаценоподобную молекулу с уникальной архитектурой, опираясь на литературный прецедент. Ученые начали с расширенного, полностью углеродного нонаценового ядра, то есть девяти орто-аннелированных бензольных колец, расположенных линейно, что обеспечило бы относительно низкую запрещенную зону и, следовательно, поглощение от красного до ближнего инфракрасного диапазона (черный на 2A). Затем это π-конъюгированное ядро было расширено за счет добавления четырех периферийных слитых ароматических колец, что существенно повысило стабильность за счет введения нескольких ароматических секстетов (серый на 2A). Были включены гетероатомы азота в два перианнелированных кольца, что обеспечило бы чувствительность к химическим стимулам, таким как протонирование (синий на 2A). В заключение были внедрены фенильные кольца с боковыми функциональными алкильными цепями рядом с атомами азота, что могло бы смягчить внутримолекулярный π-π стекинг и улучшить растворимость в различных растворителях (зеленый на 2A). Предполагалось, что полученная в результате ноаценоподобная молекулярная архитектура будет обладать спектроскопическими свойствами, стабильностью в окружающей атмосфере и хорошей растворимостью, необходимой для требовательных камуфляжных (или других) устройств.
Первоначально ученые разработали простую стратегию синтеза нонаценоподобной молекулы, которая была обозначена как тетрабензононацен или TBN в соответствии с предыдущим прецедентом. С этой целью они использовали модифицированные версии литературных методик, разработанных для получения и описания азотсодержащих тетрабенпентаценов, полидихинолинантраценов и зигзагообразных полихинолинов.
Вкратце, первоначально был получен предшественник 1,5-дихлор-9,10-диэтинилантрацена (1) и необходимый предшественник дидодецилзамещенного фенилметаниминантрацена (2). Затем было получено ключевое промежуточное соединение динафтохинолинантрацена с достаточным выходом путем взаимодействия предшественников (1) и (2) посредством реакции аза-Дильса-Альдера, опосредованной кислотой Льюиса. Затем ученые превратили промежуточное соединение (3) в желаемую нонаценоподобную молекулу (4) с умеренным выходом путем образования внутренних C–C связей между антраценовым ядром и двумя его боковыми нафтохинолинами посредством реакции циклодегидрогалогенирования, опосредованной основаниями.
В общем, целевое соединение было синтезировано с использованием простых условий реакции, выделено с выходами, приемлемыми для количеств в десятки/сотни миллиграммов, и тщательно охарактеризовано с помощью набора дополнительных методов.
Следом был этап компьютерного изучения вероятной конформации и электронных свойств синтезированной неаценоподобной молекулы. В частности, ученые рассчитали геометрию основного состояния, электронные структуры и молекулярные орбитали как для непротонированного тетрабензононацена (TBN, 4), так и для протонированного тетрабензононацена (PTBN, 4 + 2H+), используя традиционную теорию функционала плотности (DFT от density functional theory) и неограниченную нарушенную симметрию. DFT с функционалом B3LYP и базисным набором 6-311G (d,p) (боковые цепи были исключены для удобства вычислений).
Молекулярная геометрия, предсказанная для TBN и PTBN с использованием стандартного DFT, выявила скрученные вогнутые нонаценовые ядра и наклоненные вниз фенильные кольца, что позволяет предположить, что растворимость будет повышена из-за нарушения межмолекулярных взаимодействий π-π стэкинга. Соответствующие высшие занятые молекулярные орбитали (HOMO от highest occupied molecular orbital) и низшие незанятые молекулярные орбитали (LUMO от lowest unoccupiedmolecular orbital), рассчитанные для TBN и PTBN с использованием стандартного DFT, имели сопоставимые формы и почти охватывали π-сопряженные ядра, хотя и с пониженной плотностью электронов LUMO на концах молекул (2C, 2D). Энергии HOMO и LUMO составляли –5.01 эВ и –3.11 эВ соответственно для TBN, тогда как для PTBN энергии HOMO и LUMO составляли –9.59 эВ и –8.07 эВ соответственно, что указывает на повышенную устойчивость молекулы к окислению при протонировании.
Более того, электронные конфигурации, предсказанные для TBN и PTBN с неограниченной нарушенной симметрией DFT, были закрытыми, что предполагает пониженную реакционную способность молекулы по отношению к полностью углеродному нонацену с открытой оболочкой. Совместные расчеты и анализ показали, что созданная макромолекула будет обладать повышенной растворимостью в стандартных растворителях и повышенной стабильностью в окружающей атмосфере.
Ученые также получили вычислительную информацию об ожидаемых оптических свойствах синтезированной нонаценоподобной молекулы. В частности, были смоделированы спектры поглощения ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазона (UV–Vis–NIR) для TBN и PTBN, используя теорию функционала плотности, зависящую от времени (TDDFT от time-dependent density functional theory) вместе с приближением Франка-Кондона. Также была оценена природа связанных электронных переходов.
Для TBN (вставка на 2E) смоделированный спектр поглощения показал начало при ~725 нм, основной пик при ~670 нм, обусловленный первыми двумя возбужденными состояниями, большое плечо при ~632 нм, возникающее в результате вибронной прогрессии два возбужденных состояния с более низкой энергией и несколько меньших пиков между ~550 нм и ~420 нм, соответствующие трем возбужденным состояниям с более высокой энергией (синий на 2E).
Для PTBN (вставка на 2E) смоделированный спектр поглощения показал начало при ~ 1000 нм, основной пик при ~896 нм, обусловленный двумя возбужденными состояниями с более низкой энергией, большое плечо при ~798 нм, возникающее в результате вибронного состояния прогрессирования первых двух возбужденных состояний и несколько меньших пиков между ~650 нм и ~520 нм, соответствующих трем возбужденным состояниям с более высокой энергией (коричневый на 2E).
Спектр поглощения, предсказанный для PTBN, был смещен в красную сторону на >200 нм по сравнению со спектром, предсказанным для TBN, что согласуется с теоретическим и экспериментальным прецедентом для N-гетероаценов. Интересно, что яркие первые возбужденные состояния и темные вторые возбужденные состояния, рассчитанные для TBN и PTBN, были поляризованы вдоль и ортогонально неаценовому ядру, в отличие от результатов вычислений для родительской полностью углеродной молекулы.
Совместное моделирование и анализ показали, что созданная макромолекула будет поглощать свет в областях электромагнитного спектра от красного до ближнего инфракрасного спектра и что обычный химический стимул (протонирование) сместит ее поглощение дальше в ближний инфракрасный диапазон.
Далее ученые приступили к оценке электронных и оптических свойств созданной нонаценоподобной молекулы. Для этого были приготовлены TBN растворы посредством растворением соединения в органических растворителях, растворы TBN переводили в растворы PTBN добавлением кислоты и исследовали такие растворы методом UV–Vis–NIR спектроскопии в окружающей атмосфере.
Для TBN, растворенного в хлороформе, в спектрах поглощения наблюдалось начало при ~708 нм, основной пик с максимумом при ~667 нм и кластер острых маленьких пиков между ~600 нм и ~360 нм (синий на 2F). Такие растворы имели темно-коричневый цвет при высоких молекулярных концентрациях (вставка на 2F).
Спектры поглощения, полученные для PTBN, были смещены в красную сторону на >170 нм по сравнению со спектрами, полученными для TBN, как и ожидалось на основании теоретических предсказаний и обширного литературного прецедента для N-гетероаценов. Более того, конверсия TBN в PTBN зависела от количества добавленной кислоты, обратима с помощью концентрированного основания и достижима в нескольких системах растворитель/кислота.
Примечательно, что экспериментально полученные спектры находились в разумном согласии с теоретически предсказанными, причем различия, вероятно, были обусловлены ограниченной точностью используемых функционалов и влиянием сложного моделирования сольватационных эффектов (репрезентативное сравнение 2E и 2F). Эти спектроскопические измерения продемонстрировали, что макромолекула обладает хорошей растворимостью, и доказали, что протонирование может модулировать поглощение раствора в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.
Затем была оценена стабильность нонаценоподобной молекулы в условиях, которые оказались бы сложными для любого варианта ацена. С этой целью ученые приготовили растворы, содержащие TBN, PTBN или 6,13-бис((триметилсилил)этинил)пентацен (т.е. TMS-пентацен, который является классическим эталонным соединением с хорошо известной повышенной стабильностью) и затем сравнительно охарактеризовали такие растворы с помощью UV–Vis–NIR спектроскопии при высокоинтенсивном широкополосном освещении в окружающей атмосфере.
В данных намеренно суровых условиях пиковое поглощение TBN снижалось относительно быстро с периодом полураспада 0.3 ± 0.1 минуты, но пиковое поглощение PTBN снижалось более чем в 7800 раз медленнее с периодом полураспада 2358 ± 307 минут. Для сравнения, пиковое поглощение TMS-пентацена быстро снижалось с периодом полураспада 35.2 ± 1.5 минуты.
Таким образом, как TBN, так и PTBN выдерживали условия окружающей среды, которые мгновенно разлагали бы любой из описанных нонаценов, при этом PTBN даже демонстрировал 65-кратное повышение стабильности в фазе раствора по сравнению с хорошо известным эталонным соединением TMS-пентацен.
Далее следовал этап исследования спектроскопических свойств твердотельных пленок из хорошо растворимого, исключительно стабильного и легко перерабатываемого TBN в приборозависимой конфигурации.
Для достижения этой цели ученые изготовили трехслойные архитектуры, для которых отлитая каплей TBN пленка была центральным слоем. Ученые охарактеризовали эти архитектуры с помощью цифровой камеры (DCI) и атомно-силовой микроскопии (AFM) и UV–Vis–NIR спектроскопии как без механического воздействия, так и с ним.
Изображение №3
Неактивированные конструкции на основе TBN имели ярко-синюю окраску и микроструктурированную топографию поверхности (вверху на 3A). Соответствующие спектры показали поглощение ~ 30.6 ± 2.6%, пропускание ~ 63.4 ± 2.5% и отражение ~ 6.0 ± 0.1% при ~ 676 нм (внизу на 3A). Приведенные в действие архитектуры на основе TBN имели более светлую синюю окраску и более чем в 2 раза более плоскую топографию (вверху на 3B). Соответствующие спектры показали снижение поглощения ~ 11.6 ± 1.7%, увеличение пропускания ~ 81.1 ± 1.1% и сопоставимые коэффициенты отражения ~ 7.2 ± 0.6% при ~ 676 нм (внизу на 3B).
Снижение поглощения и увеличение пропускания архитектур на основе TBN, по-видимому, является результатом вызванного деформацией уменьшения как их эффективной толщины, так и значительной шероховатости поверхности, что согласуется с предыдущими выводами.
Примечательно, что архитектуры на основе TBN, изготовленные из растворов TBN, хранившихся в течение > 2 лет, имели видимый внешний вид, топологию поверхности и спектроскопические характеристики, зависящие от срабатывания, которые были очень похожи на аналогичные архитектуры, изготовленные из свежеприготовленных растворов TBN (сравнение на 3A и 3B).
Эксперименты показали, что созданная нонаценоподобная молекула является подходящим активным материалом для предполагаемых камуфляжных и сигнальных платформ.
Аналогичным образом были изучены спектроскопические свойства твердотельных пленок из хорошо растворимого, исключительно стабильного и легко перерабатываемого PTBN в приборозависимой конфигурации.
Для достижения этой цели ученые изготовили трехслойные архитектуры, для которых смешанная пленка сульфированного пентаблок-сополимера PTBN/NEXARTM (NEXAR) была центральным слоем. Была выполнена характеризация архитектуры с помощью DCI, AFM и UV–Vis–NIR спектроскопии как без механического воздействия, так и с ним.
Неактивированные архитектуры на основе PTBN имели темно-коричневую окраску и наноструктурированную топографию поверхности (сверху на 3C). Соответствующие спектры показали поглощение ~ 43.7 ± 1.2%, пропускание ~ 51.3 ± 1.1% и отражение ~ 5.0 ± 0.1% при ~ 792 нм (внизу на 3C).
Приведенные в действие архитектуры на основе PTBN имели более светлую коричневую окраску и более чем в 3 раза более плоскую топографию поверхности (вверху на 3D). Соответствующие спектры показали снижение поглощения ~ 21.4 ± 2.4%, увеличение пропускания ~ 72.5 ± 2.3% и сопоставимые коэффициенты отражения ~ 6.1 ± 0.2% при ~ 792 нм (внизу на 3D). Пониженное поглощение и повышенное пропускание архитектур на основе PTBN, по-видимому, вызвано главным образом вызванным деформацией уменьшением их эффективной толщины, что согласуется с предыдущими результатами.
Эксперименты еще раз подчеркнули пригодность исследуемой нонаценоподобной молекулы для применения в предполагаемых платформах камуфляжа и передачи сигналов.
Изображение №4
Далее ученые продолжили свою работу, создав предполагаемые системы, вдохновленные синим кольцом осьминога, и изучив их функциональные возможности изменения внешнего вида в видимой области электромагнитного спектра.
Для этой цели ученые использовали модифицированные и улучшенные версии ранее разработанных методик для подготовки платформ адаптивного инфракрасного камуфляжа с менее продвинутыми возможностями. Соответственно, были изготовлены четырехслойные устройства из диэлектрического эластомера (DEA от dielectric elastomer actuator), активный слой которых состоял из синего кольца на основе TBN, окружающего коричневый круг на основе PTBN/NEXAR.
Затем была проведена визуализация и количественная оценка цветовой яркости и пространственной нагрузки для таких устройств DEA с помощью DCI во время электрического срабатывания с переменным смещением над белым фоном рассеяния при стандартном внутреннем освещении в окружающей атмосфере.
Для данных устройств сине-коричневые круги одновременно расширялись вбок и становились заметно светлее при срабатывании с большими смещениями ~2.9 кВ или ~3.2 кВ (4A, 4B и видео №1).
Видео №1
Площадные деформации и изменения легкости активных областей имели характерную зависимость от величины приложенного напряжения: средние деформации составляли ~ 79 ± 6% и ~ 45 ± 4%, средние изменения легкости ~ 14 ± 1% и ~ 5 ± 2 % для синих внешних колец и коричневых внутренних кругов соответственно при смещении ~3.2 кВ (4C). Кроме того, устройства продемонстрировали быстрое время отклика ~ 380 мс при многократном срабатывании прямоугольного сигнала частотой 0.5 Гц с минимумом 0 кВ и максимумом ~ 2.9 кВ (4D).
Если рассматривать все вместе, эксперименты показали, что устройства на основе неаценоподобной молекулы обладают возможностями динамического видимого изменения внешнего вида и эксплуатационными характеристиками, которые выгодно отличаются от показателей аналогичных камуфляжных платформ.
Продемонстрировав возможности изменения внешнего вида систем, вдохновленных синим кольцом осьминога, ученые стремились тщательно оценить их эксплуатационную стабильность. Для достижения этой цели они систематически характеризовали яркость цвета 10 различных четырехслойных устройств DEA через DCI во время сотен циклов повторного электрического воздействия со смещением ~ 2.9 кВ, снова над белым фоном рассеяния при стандартном внутреннем освещении в окружающей атмосфере.
Для 7 из 10 устройств сине-коричневые круги имели однородную окраску и не выявили явных признаков физического расслоения или электрохимической деградации. Эти 7 устройств непрерывно работали со стабильной модуляцией освещенности в течение не менее 500 циклов (4E).
Для 3 из 10 устройств сине-коричневые круги первоначально имели однородную окраску, но затем приобрели локальное изменение цвета, что указывает на химическую деградацию. Эти три устройства непрерывно работали со стабильной модуляцией освещенности в течение от ~100 до ~400 циклов, самопроизвольно вышли из строя с соответствующей кратковременной паузой в работе и возобновили работу, но с измененной модуляцией освещенности в течение еще от ~50 до ~100 циклов.
Устройства, по-видимому, вышли из строя из-за классических механизмов пробоя диэлектрика и точечного короткого замыкания, обычных для диэлектрических эластомерных приводов (и других конденсаторов), а затем, вероятно, самовосстановились за счет локального преобразования нонаценоподобной молекулы и/или акрилового эластомера в изолирующий материал.
Эти эксперименты выявили исключительную стабильность устройств в окружающей среде и выявили их способность к автономному самовосстановлению без какого-либо вмешательства пользователя, что является редкой способностью среди приводов из диэлектрического эластомера и не было зарегистрировано для аналогичных камуфляжных платформ.
Изображение №5
Впоследствии ученые исследовали функции управления сигнатурами систем, вдохновленных синим кольцом осьминога, в ближней инфракрасной области электромагнитного спектра.
С этой целью ученые визуализировали и количественно оценили контраст в ближнем инфракрасном диапазоне и площадную деформацию для четырехслойных устройств с помощью DCI со спектральной фильтрацией во время электрического срабатывания над черным поглощающим фоном при освещении в ближнем инфракрасном диапазоне в окружающей атмосфере.
Круги расширялись в поперечном направлении и уменьшались по контрасту относительно окружения при срабатывании с большим смещением ~3.2 кВ (5A, 5B). Внешние кольца и внутренние кольца активных областей имели среднюю площадную деформацию ~ 73 ± 3% и ~ 46 ± 2%, а средние изменения контраста ~ –27 ± 3% и ~ –19 ± 5% соответственно при значении смещения ~3.2 кВ (5A, 5B).
Кроме того, устройства продемонстрировали устойчивые и постоянные изменения контраста в ближнем инфракрасном диапазоне во время нескольких последовательных циклов срабатывания (видео №2).
Видео №2
Здесь переключение контраста, наблюдаемое для внешних колец на основе TBN и внутренних кругов на основе PTBN, предположительно является результатом модуляции их рассеяния, вызванного шероховатостью поверхности, и поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне (изображение №3).
Эти результаты опытов показали, что устройства из нонаценоподобной молекулы обладают возможностями камуфляжа в ближнем инфракрасном диапазоне.
В заключение своего исследования ученые изучили сигнальные функции систем в видимых и ближних инфракрасных областях электромагнитного спектра. С этой целью они визуализировали и количественно оценили интенсивность сигнала флуоресценции и площадную деформацию для четырехслойных устройств через DCI во время электрического срабатывания над белым фоном рассеяния при ультрафиолетовом освещении в окружающей атмосфере.
Круги расширялись вбок и уменьшали интенсивность сигнала по отношению к окружающей среде при срабатывании с большим смещением ~3.2 кВ (5C, 5D). Внешние кольца и внутренние кольца активных областей имели средние площадные деформации ~ 74 ± 4% и ~ 43 ± 4%, а средние изменения интенсивности сигнала ~ –18 ± 1% и ~ –6 ± 2% соответственно при смещении ~ 3.2 кВ (5C, 5D).
Кроме того, устройства продемонстрировали надежные и постоянные изменения интенсивности сигнала флуоресценции в течение нескольких последовательных циклов срабатывания (видео №3).
Видео №3
Внешние кольца на основе TBN демонстрировали большее переключение интенсивности сигнала по сравнению с внутренними кольцами на основе PTBN, поскольку TBN имел гораздо более сильную флуоресценцию, видимую в ближнем инфракрасном диапазоне, по сравнению с PTBN при ультрафиолетовом (или другом) возбуждении. Эти эксперименты показали, что устройства из неаценоподобной молекулы не только работают стабильно, но и демонстрируют желаемые возможности мультиспектральной передачи сигналов даже в условиях сложного и вредного непрерывного ультрафиолетового облучения.
Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.
Эпилог
В рассмотренном нами сегодня труде ученые, вдохновившись невероятной мимикрией синекольчатого осьминога, создали систему, которая способна имитировать этот эволюционный инструмент моллюска.
Hapalochlaena lunulata — вид осьминогов, обитающий в западной части Тихого и Индийского океанов. Он использует нейротоксин, чтобы оглушить свою добычу, и может отпугнуть хищников вспышкой своих синих колец. Именно эти переливающиеся круги на коричневом фоне на коже существа привлекли внимание исследователей.
Архитектура системы построена на использовании тонкой пленки, состоящей из морщинистых синих колец, окружающих коричневые круги (очень похожих на те, что на осьминоге), зажатых между самым верхним прозрачным протонпроводящим электродом и расположенной под ним акриловой мембраной, а под ней находится еще один идентичный электрод.
Созданные учеными нонаценоподобные молекулы являются исключительными среди аценов, потому что они могут выдерживать годы хранения на воздухе и в течение дня непрерывного облучения ярким светом на воздухе. Ни один другой расширенный ацен не демонстрирует такую комбинированную долговременную стабильность в таких суровых условиях.
В ходе лабораторных испытаний команда ученых обнаружила, что их устройства могут менять свой внешний вид более 500 раз с небольшим ухудшением или без него, а также могут автономно самовосстанавливаться без участия пользователя.
Ученые считают, что их творение может быть крайне интересным дополнением во многих отраслях, включая армию, медицину, робототехнику и устойчивую энергетику.
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
