W centrum światłowód PDMS domieszkowany barwnikiem, którego elastyczność charakteryzuje się węzłem oraz mechanizmem przełączającym barwnika organicznego. Źródło: Camila Aparecida Zimmermann, Koffi Novignon Amouzou, Dipankar Sengupta, Aashutosh Kumar, Nicole Raymonde Demarquette, Bora Ung
Naukowcy opracowali elastyczny światłowód wielokrotnego użytku do wykrywania promieni UV, co zapewnia lepszą integrację z inteligentnymi urządzeniami i zaawansowane technologie monitorowania UV.
Stare powiedzenie „dawka czyni truciznę” odnosi się w równym stopniu do światła ultrafioletowego (UV). Chociaż światło UV jest niezbędne do produkcji witaminy D, wykazuje obiecujące wyniki w fototerapii i odgrywa rolę w różnych procesach przemysłowych i wzroście roślin, ma również szkodliwe skutki, takie jak przedwczesne starzenie się skóry i nowotwory.
Korzystne lub szkodliwe działanie światła UV zależy między innymi od dostarczonej dawki UV. Wraz z rozwojem technologii przyłóżkowych i Internetu przedmiotów rośnie zapotrzebowanie na monitorowanie w czasie rzeczywistym zmiennych środowiskowych, które mają wpływ na nasze zdrowie. Jednakże istniejące technologie optycznego wykrywania UV opierają się na materiałach o ograniczonej elastyczności lub na kosztownej i delikatnej aparaturze (klasy naukowej).
Innowacyjna technologia detekcji UV
Aby wypełnić tę lukę, naukowcy pod kierunkiem prof. Bora Ung z École de Technologie Supérieure (ÉTS) w Kanadzie wyprodukowali nowy gumopodobny światłowód do wykrywania promieni UV. W tym celu poli(dimetylosiloksan) (PDMS), wysoce elastyczne, rozciągliwe i biokompatybilne tworzywo sztuczne, dodano barwnika organicznego, który działa jak przełącznik molekularny, dzięki czemu PDMS reaguje na światło UV.
Struktura molekularna barwnika organicznego, zwanego spiropiranem, ulega odwracalnej transformacji pod wpływem promieniowania UV, w wyniku której zmieniają się właściwości optyczne związku PDMS. Zmiany te można mierzyć za pomocą powszechnie dostępnych źródeł LED/laserowych i fotodiod. Po ustaniu ekspozycji na promieniowanie UV materiał odzyskuje swoje pierwotne właściwości, podobnie jak przełącznik, i może być wielokrotnie używany.
Naukowcy spodziewają się, że będzie można go zintegrować z inteligentnymi tekstyliami i urządzeniami do noszenia w celu ciągłego monitorowania dawki promieniowania UV, wykorzystując zalety czujników optycznych, takie jak odporność na zakłócenia elektromagnetyczne i korozję. Odkrycia stanowią ważny krok w kierunku badań nad optyką elastomerową, inteligentnymi materiałami optycznymi i polimerowymi czujnikami falowodowymi.
Odniesienie: „Nowy elastomerowy falowód optyczny z poli(dimetylosiloksanu) domieszkowany spiropiranem do wykrywania UV”, autorzy: Camila Aparecida Zimmermann, Koffi Novignon Amouzou, Dipankar Sengupta, Aashutosh Kumar, Nicole Raymonde Demarquette i Bora Ung, 15 lipca 2024 r., Granice optoelektroniki.
DOI: 10.1007/s12200-024-00124-4
Finansowanie: Fonds de recherche du Québec – Natura i technologie, Katedra Badań nad Inżynierią ÉTS Marcelle-Gauvreau
