Физики научились с помощью света управлять размерами микрогелей

Метод управления состоянием микрогелей, позволяющий обратимо менять их размер, разработали сотрудники кафедры физики полимеров и кристаллов МГУ в содружестве с коллегами из Германии, сообщают 25 ноября на портале «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу МГУ.

Как отметили ученые в своей статье, описывающей новый метод и опубликованной в журнале Advanced Functional Materials (Q1), чувствительные к температуре микрогели широко применяются в качестве мягких материалов для создания исполнительных механизмов в микрофлюидных системах (иначе — чипах), в качестве носителей для доставки лекарств или катализаторов, в качестве функциональных покрытий, а также в качестве адаптируемых датчиков.

Физики МГУ предложили управлять микрогелями светом определенной частоты излучения, под воздействием которого объем микрогеля будет увеличиваться или уменьшаться в несколько раз.

Такой микрогель предстваляет собой трехмерную сетку — микроконтейнер из гибких, сшитых между собой полимерных цепочек, способный удерживать внутри себя растворитель. Если после увеличения объема микрогеля дать световой сигнал на уменьшение, то содержимое микроконтейнера высвободится.

Фоточувствительность микрогеля обеспечивается светочувствительным азобензолсодержащим поверхностно-активным веществом (ПАВ), который образует с ним комплекс.

«Когда на это вещество попадает определенное излучение (например, УФ-лучи), начинается процесс изомеризации, то есть изменение пространственного расположения атомов в молекуле. Это приводит к изменению характера взаимодействия молекул между собой и со звеньями микрогеля. В результате микрогель приобретает новые свойства и может изменить свой размер», — пояснила руководитель научной группы, профессор физфака МГУ Елена Крамаренко.

Научная группа провела исследование фоточувствительности микрогелей с ПАВ и установила, что при любой выбранной температуре (в диапазоне от ≈32° C до ≈60° C) можно обратимо изменять размер частицы в несколько раз, облучая ее светом соответствующей длины волны. При этом объем частицы увеличивался на порядок.

Ученые разработали теорию, объясняющую данный феномен, и выявили основные физические факторы, ведущие к такому значительному эффекту. Это создает основы для целенаправленного создания широкого круга фоточувствительных систем.