Materialwissenschaft: Gel ändert Farbe durch verschiedene Einflüsse
© Donna Coveney (Ausschnitt)
Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology haben ein Gel entwickelt, das auf verschiedene Reize wie Änderung des pH-Werts, einer Salzkonzentration oder Temperatur innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde die Farbe ändert.
Das Gel besteht aus abwechselnden Schichten von Polystyrol und Poly(2-vinylpyridin) (P2VP). Ihr Brechungsindex und die Dicke der Schichten bestimmt zunächst die Ausgangsfarbe des Materials. Indem die Forscher um Edwin Thomas dann jedoch die Mächtigkeit des P2VP manipulierten, konnten sie das gesamte Wellenlängenspektrum von UV (300 Nanometer) bis ins Infrarot (1600 Nanometer) abdecken.
Um die Schichtdicke beeinflussen zu können, versahen die Wissenschaftler die Stickstoff-Atome jedes P2VP-Blocks mit positiven Ladungen und erhielten so einen Polyelektrolyten, der in Wasser auf das tausendfache Volumen anschwellen kann. Solange diese Ladungen beispielsweise durch Salz-Ionen voneinander abgeschirmt sind, bilden die einzelnen Ketten ein ungeordnetes Durcheinander. Werden die Ionen jedoch ausgewaschen, stoßen sich die gleichnamigen Ladungen ab, die Schicht weitet sich – und reflektiert ein anderes Lichtspektrum.
Die neuen Gele reagieren jedoch nicht nur auf Salzlösungen, sondern auch auf Druck, Feuchtigkeit und Temperatur, berichten die Forscher, die außerdem an einem weiteren Material arbeiten, dass in Abhängigkeit von der angelegten Spannung die Farbe wechseln soll. (af)
Das Gel besteht aus abwechselnden Schichten von Polystyrol und Poly(2-vinylpyridin) (P2VP). Ihr Brechungsindex und die Dicke der Schichten bestimmt zunächst die Ausgangsfarbe des Materials. Indem die Forscher um Edwin Thomas dann jedoch die Mächtigkeit des P2VP manipulierten, konnten sie das gesamte Wellenlängenspektrum von UV (300 Nanometer) bis ins Infrarot (1600 Nanometer) abdecken.
Um die Schichtdicke beeinflussen zu können, versahen die Wissenschaftler die Stickstoff-Atome jedes P2VP-Blocks mit positiven Ladungen und erhielten so einen Polyelektrolyten, der in Wasser auf das tausendfache Volumen anschwellen kann. Solange diese Ladungen beispielsweise durch Salz-Ionen voneinander abgeschirmt sind, bilden die einzelnen Ketten ein ungeordnetes Durcheinander. Werden die Ionen jedoch ausgewaschen, stoßen sich die gleichnamigen Ladungen ab, die Schicht weitet sich – und reflektiert ein anderes Lichtspektrum.
Die neuen Gele reagieren jedoch nicht nur auf Salzlösungen, sondern auch auf Druck, Feuchtigkeit und Temperatur, berichten die Forscher, die außerdem an einem weiteren Material arbeiten, dass in Abhängigkeit von der angelegten Spannung die Farbe wechseln soll. (af)
Schreiben Sie uns!