Phys. Rev. Lett. 88, 015508 (2002)

Микро-жемчуг. Полимерные бусы диаметром менее 10 мкм связываются в цепочки и сети, что может быть использовано в оптоэлектронике и магнитных покрытиях.

Подобно бусинам на ожерелье, полимерные микроскопические сферы могут быть связаны вместе, что позволит формировать новые материалы для последующего использования в самых разных областях. Исследователи описывают такие трехмерные сети в публикации¹ от 7 января в PRL. Эти новые материалы со временем могут быть использованы в оптоэлектронных компонентах или магнитных устройствах.

С точки зрения химиков, свойства кремния весьма ограничены. Полупроводники и другие неорганические кристаллы, являющиеся основой для электроники и других технологий, по существу не меняют свои химические свойства, за исключением незначительных изменений, доступных при добавлении присадок. С другой стороны, углеродосодержащие полимеры имеют почти неограниченные возможности в руках хорошего химика, который может модифицировать повторяющиеся химические группы, чтобы получить новые свойства материала. Ученые-материаловеды пробуют использовать такие химически гибкие, или "мягкие", материалы во многих областях, включая электронику.

Химики Майк Барнс (Mike Barnes) и Дон Нойд (Don Noid) и их коллеги из Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, разработали технологию для ссмешивания растворов двух различных полимеров, которые обычно не совмещаются друг с другом. Они вынудили воду испаряться настолько быстро, что молекулы не успели разделиться и собрались вместе в микроскопические сферы. После чего они обнаружили, что индивидуальные микросферы могут непосредственно в процессе cобираться в нитку, формируя ветвящиеся cтруктуры и нити. Группа полагает, что при испарении воды концы полимерной цепи молекул, высовывающиеся из поверхности растущих микросфер, могут соединять сферы друг с другом. Результат этого процесса - устойчивая трехмерная структура в виде цепочки или сетки.

Микросферы достаточно гладкие и прозрачные, чтобы свет мог проникать в их внутреннюю полость. "Они действуют подобно миниатюрным лазерным резонаторам," - объясняет Барнс. Свет соответствующей длины волны "может обегать внутреннюю поверхность микросферы сотни раз". Поскольку каждая микросфера компонуется с другой, эти оптические эффекты могут проходить через отдельные сферы и распространяться через цепочечную структуру. Как полагают исследователи, этот эффект может быть полезен в оптических "проводах" для датчиков и других световодных устройств, которые могут быть настроены на определенную длину волны.

Помимо оптоэлектроники, эти цепочки также могли бы быть полезны в области создания магнитных покрытий. Заманивание в ловушку (в микросферу) магнитных частиц могло бы дать новый способ покрытия носителей магнитных запоминающих устройств, как, например, жестких дисков - "просто покрасьте магнитными цепочками".

Марк Казик (Mark Kuzyk) из Washington State University, Pullman восхищен результатами и ожидает развития методики. "В будущем они несомненно смогут получить более крупные комплексы и лучше управлять конфигурацией." Он добавляет, что исследователи могут попробовать получить часто повторяющиеся, кристаллоподобные структуры, или "фотонные кристаллы", из микросфер, и таким образом управлять распространением света в различных направлениях.

--David Bradley
David Bradley is a writer at sciencebase.com in Cambridge, UK.

¹ (обратно к тексту) - Three-Dimensional Photonic "Molecules" from Sequentially Attached Polymer-Blend Microparticles
M. D. Barnes, S. M. Mahurin, A. Mehta, B. G. Sumpter, and D. W. Noid Phys. Rev. Lett. 88, 015508 (print issue of 7 January 2002)

© 2002 The American Physical Society. Переведено из Physical Review Focus, 06 февраля 2002 г., http://focus.aps.org