Исследователи включили квантовые точки четвероногой формы, которые наноизмерены полупроводниковые частицы в фильме полимера. Ядра четвероногих животных испускают люминесцентную лампу, когда их руки искривлены или согнуты не в форме. Это указывает, что полимер подвергается степени растяжимого или сжимающего напряжения, от которого может диагностироваться напряжение по sub-micron-scale областям материала.
Такое напряжение может заставить наноразмерные трещины развиваться в макроскопическую неудачу. Начальные тесты показывают, что четвероногие животные могут ездить на велосипеде больше чем 20 раз, не теряя их способность ощутить напряжение, и они не ухудшают прочность полимера, в котором они – matrixed.До сих пор ученые проверили свой подход в лаборатории, но на практике, все, что было бы необходимо, чтобы обнаружить флуоресцентное предупреждение четвероногих животных, является стандартным, портативным спектрометром.
Человек мог указать спектрометр на стальную балку, крыло самолета или любой материал, которому включили четвероногих животных внутри, и спектрометр мог потенциально обнаружить начинающиеся трещины, которые только 100 миллимикронов длиной.«Это – шкала расстояний, в которой развиваются трещины, который является, когда Вы хотите поймать их, задолго до того, как материал терпит неудачу», говорит Раджа Шилпы, который провел исследование, в то время как она была филиалом в Подразделении Материаловедения Berkeley Lab и студенте доктора философии в УКЕ Беркли. Раджа – теперь постдокторский ученый в Стэнфордском университете. Роберт Ричи и Пол Аливизэтос, также Подразделения Материаловедения и УКА Беркли, являются co-corresponding авторами статьи об этом исследовании, изданном онлайн в журнале Nano Letters.
«Наш подход мог также быть большим шагом к самозаживлению умные материалы. Четвероногие животные могли быть вместе с наноразмерными частицами ремонта, чтобы сформировать материал что чувства местное напряжение и затем восстанавливают себя», добавляет Раджа.
В дополнение к приложениям материалов четвероногие животные могли потенциально использоваться, чтобы обнаружить присутствие раковых клеток в образцах ткани, потому что у раковых клеток есть различные механические свойства, чем здоровые клетки, такие как увеличенная жесткость.Чтобы развивать технику, ученые начали с полимера, широко используемого в корпусах и других структурах.
Они смешали четвероногие нанокристаллы в полимер и бросили плиты смеси в чашках Петри. Плиты были тогда установлены в растяжимом тестере и выставлены лазеру. Это позволило исследователям одновременно измерять флюоресценцию плиты и механическое напряжение.«Это – недорогой метод фальсификации, и он привел к лучшему optomechanical соглашению между флюоресценцией и механическими тестами, ощущаемыми нанокристаллом в фильме», говорит Раджа.
Раджа говорит, что форма четвероногих животных делает их очень чувствительными к напряжению. Их четыре руки действуют как антенны, которые заражаются напряжением от их непосредственной среды, усиливают напряжение и передают его ядру. Цвет света, излучаемого ядром, указывает на степень напряжения (и напряжение) чувствовавший руками.
Их подход обещает быть большим улучшением по текущим способам диагностировать наноразмерное напряжение в материалах, особенно в области. Это может быть сделано в лаборатории с методами как атомная микроскопия силы и методами наноуглубления, но они требуют окружающей среды, которой очень управляют. За прошлые пять лет ученые развивали пути к матрице другие ощущающие напряжение наночастицы в материалы, но эти методы имеют очень низкое отношение сигнал-шум и не используют видимое легкое обнаружение.
Кроме того, некоторые из этих подходов ухудшают механические свойства материала, в который они включены, или они не могут ездить на велосипеде назад и вперед, означая, что они могут только дать предупредительный сигнал однажды.Компьютерные моделирования масштаба атома четвероногого животного проводились при Национальном энергетическом Исследовании Научный Вычислительный центр (NERSC). И электронная томография четвероногих животных под напряжением проводилась на Молекулярном Литейном заводе.
Оба средства – Офис САМКИ Научных Пользовательских Средств, расположенных в Berkeley Lab.