Исследователи из MIT разработали семейство материалов, которые могут излучать свет точно контролируемых цветов – даже чистого белого света – при этом излучение света может быть настроено так, чтобы реагировать на широкое разнообразие внешних условий. Материалы могут найти множество применений в обнаружении химических и биологических соединений или механических и термических воздействий.

Материал, металлический полимерный гель с редкоземельными элементами в составе, описан в статье в журнале Американского химического общества (Journal of the American Chemical Society).

Материал, светоизлучающий металлический гель на основе лантаноидов, может иметь разный химический состав, чтобы излучать свет в ответ на химические, механические, термические раздражители и в перспективе может указывать на наличие конкретного вещества или состояния.

Новый материал представляет собой пример создания материалов, вдохновленных биологическими объектами. Натуральные материалы развивались в течение миллионов лет, чтобы адаптироваться к сложным условиям окружающей среды, что теперь позволяет инженерам использовать принципы их функционирования, чтобы применять их к другим видам материалов.

Для создания новых металлогелей ученые ориентировались на особый вид сшивки, используемый мидиями для закрепления себя к скалам, называемый металл-координационными связями.

В данном случае использование металла из группы лантаноидов, также известных как редкоземельные элементы, в сочетании с широко используемым полимером – полиэтиленгликолем или ПЭГ приводит к получению материала, который производит перестраиваемое разноцветное излучение света. По излучению света можно узнать об очень небольших изменениях в окружающей среде, новые материалы супер-чувствительны к внешним параметрам.

Люминесцентные материалы, изготовленные командой MIT, показаны в ультрафиолетовом свете, испуская свет разных оттенков, которые могут меняться в зависимости от условий окружающей среды. Credit: Tara Fadenrecht

Так, например, материалы могут быть разработаны для обнаружения специфических загрязняющих веществ, токсинов или патогенов, с мгновенно видимыми результатами через цвет излучения.

Материалы могут также обнаружить механические изменения и могут быть использованы для обнаружения напряжений в механических системах. Например, трудно измерить силы в жидкостях, но этот подход может обеспечить для этого чувствительные методы измерения.

Материал может быть выполнен в виде геля, тонкой пленки или покрытия, которые могут быть применены к различным структурам, указывая на развитие процесса разрушения до их выхода из строя.

Источник: Pangkuan Chen, Qiaochu Li, Scott Grindy, Niels Holten-Andersen. **White-Light-Emitting Lanthanide Metallogels with Tunable Luminescence and Reversible Stimuli-Responsive Properties **. Journal of the American Chemical Society, 2015; 150831164927003 DOI: 10.1021/jacs.5b07394.