Uma equipe de pesquisadores da Florida State University descobriu uma maneira de usar luz de baixa energia para manipular fotopolímeros ou filmes plásticos – uma descoberta que tem implicações para uma ampla gama de tecnologias que usam a luz como fonte de energia para criar estruturas que mudam de forma.
A pesquisa é publicada na revista ACS Applied Polymer Materials e é um trabalho conjunto dos Professores Associados de Química e Bioquímica Ken Hanson e Justin Kennemur e do Professor William Oates da Faculdade de Engenharia da FAMU-FSU.

"A ideia é que queremos aproveitar a luz de baixa energia e produzir força mecânica da forma mais eficiente possível", disse Hanson.

Pesquisadores em todo o mundo têm trabalhado em materiais que respondem a estímulos externos, como luz, temperatura, campos magnéticos ou eletricidade. Esses estímulos podem fazer com que um material mude sua forma, seu arranjo molecular ou suas propriedades mecânicas e têm sido utilizados em pesquisas em robótica, engenharia aeroespacial, entrega de medicamentos e muito mais.

A equipe de pesquisa da FSU está particularmente interessada em sistemas responsivos à luz para trabalhos mecânicos, uma área menos estudada.

Até agora, pesquisas nessa área mostraram que a conversão de luz para esse propósito é muitas vezes energeticamente ineficiente e requer uma luz de alta energia para resultados significativos. Hanson, Kennemur e Oates sentiram que sua experiência combinada – Hanson é especialista em células solares, Kennemur em síntese de polímeros e Oates na caracterização e modelagem de materiais – poderia ajudá-los a desenvolver uma nova abordagem.

Sua equipe de pesquisa finalmente colaborou em um novo processo que efetivamente coleta luz de baixa energia e a usa para dobrar filmes plásticos com a espessura de fita adesiva.

"Muitos polímeros têm limitações de estabilidade que resultam em degradação lenta quando expostos à luz ultravioleta de alta energia", disse Kennemur. "Usar luz visível de baixa energia é uma ótima maneira de contornar esse problema."

A equipe da FSU experimentou um fotopolímero baseado no composto químico estilbeno. O estilbeno por si só tem aplicações limitadas, mas pode ser usado para fazer corantes, branqueadores ópticos ou lasers de corante. Hanson, Kennemur e Oates aplicaram um mecanismo chamado sensibilizador triplo ao polímero que lhe permitiu absorver a luz de baixa energia e convertê-la em trabalho mecânico de alta energia.

Quando a equipe de pesquisa iluminou com pouca luz os filmes plásticos à base de estilbeno, eles viram os filmes dobrarem em resposta à transferência de energia.

"É notável como, pela primeira vez, fótons de baixa energia podem manipular o estilbeno para controlar com precisão a forma de um polímero com luz polarizada", disse Oates.

Dada essa prova de conceito, os pesquisadores planejam refinar ainda mais esse processo no futuro usando uma variedade de estruturas de polímeros, nanoestruturas de absorção de luz e ferramentas avançadas de modelagem.

Outros contribuintes para este artigo são os estudantes da FSU Drake Beery, Eugenia Stanisauskis, Grace McLeod, Gina Guillory e o pesquisador de pós-doutorado Anjan Das. + Explorar mais

Pesquisadores descobrem que espaço entre as cadeias de polímeros afeta a conversão de energia