Хіміки створили автономну синтетичну «райдужку»

Група хіміків з Фінляндії та Польщі виготовила повністю автономну діафрагму з рідкого кристала. Така діафрагма вміє закриватися, якщо на неї потрапляє досить яскраве світло, і розкриватися назад, коли інтенсивність випромінювання падає. За словами вчених - це перший подібний пристрій, який не потребує додаткових контролерів, датчиків і джерел енергії. Відповідна стаття опублікована в журналі

На сьогоднішній день практично всі пристрої, що регулюють потік світла через вхідний отвір, потребують зовнішнього управління. Це означає, що для налаштування розмірів діафрагми камери, спектрографа та інших пристроїв використовується додатковий модуль, наявність якого ускладнює і збільшує пристрій. Група вчених поставила собі за мету розробити активну діафрагму, в якій керуюча логіка закладена безпосередньо в матеріал з якого виготовлена діафрагма.

Відмінна особливість нового пристрою в тому, що він виготовлений з полімеру, який реагує на світло. При потраплянні на смужку зразка досить інтенсивного випромінювання, вона деформується, вигинаючись дугою. Це відбувається завдяки сонаправленій орієнтації світлочутливих ділянок полімеру, з якого складається матеріал. Крім того, властивості матеріалу сильно залежать від того, при якій температурі його виготовляли. Так, якщо процес виготовлення проходив при температурі вище кімнатної, то при кімнатній температурі (а саме в таких умовах найчастіше використовуються прилади) в ньому можуть виникати спонтанні деформації. Якщо ж, навпаки, використовувати таку діафрагму при температурі вищій, ніж під час виготовлення зразка, то пелюстки будуть деформуватися в протилежному напрямку. Така чутливість до температури, як вважають вчені, може бути використана для адаптації пристроїв під конкретні завдання.

Для створення безпосередньо діафрагми вчені зробили наступне: вони виготовили тонку платівку з круглим отвором, який закриває 12 пелюсток. У кожному з пелюсток світлочутливі ділянки розташовані так, що пелюстки можуть деформуватися в радіальному напрямку, від центру діафрагми. При цьому в «основному стані» всі пелюстки були відігнуті і діафрагма була відкрита. Як тільки на діафрагму потрапляло світло з досить великою інтенсивністю, пелюстки випрямлялися, зменшуючи частку світла, яка проходить через пристрій. При цьому різні пелюстки закривалися при різних інтенсивностях, змінюючи відсоток проходить через систему світла з 80% при потужності в 20 мВт/см^-2 до 10% при потужності в 200 мВт/см^-2. Крім того, швидкість реакції діафрагми на освітлення також залежить від потужності падаючого світла: при різкому включенні освітлення потужністю в 300 мВт/см^-2 всі пелюстки закривалися приблизно за 30 секунд, тоді як для світла 200 мВт/см^-2 час закриття зменшувалося до 5 секунд.

Надалі вчені планують збільшити чутливість пристрою. Крім того, вони сподіваються зробити схожу діафрагму, яка може працювати в рідкому середовищі, а також знайти застосування таким світлочутливим матеріалам у робототехніці, біології та медицині.