Материал для следующего поколения интеллектуальных датчиков

Ученые разработали изменяющие цвет гибкие фотонные кристаллы, которые можно использовать для разработки датчиков, предупреждающих о возможном следующем землетрясении. Носимые, надежные и недорогие датчики могут чутко реагировать на свет, температуру, напряжение или другие физические и химические раздражители, что делает их многообещающим вариантом для экономически эффективных интеллектуальных приложений визуального восприятия в ряде секторов, включая здравоохранение и безопасность пищевых продуктов. .

Метод производства фотонных кристаллов, содержащих мизерное количество графена, обеспечивает широкий диапазон желаемых качеств с выходными данными, наблюдаемыми непосредственно невооруженным глазом. Интенсивно зеленые при естественном освещении, сенсоры меняют цвет на синий при растяжении или становятся прозрачными после нагревания.

Механически прочные, но мягкие, отдельно стоящие и гибкие опалы на полимерной основе содержат расслоенный чистый графен. Ученые черпали вдохновение в биомимикрии крыльев бабочек, павлиньих перьев и панцирей жуков, где цвет определяется структурой, а не пигментами.

Другие области применения включают индикаторы время-температура (TTI) для интеллектуальной упаковки, в которой датчики дают визуальную индикацию, если скоропортящиеся продукты, такие как продукты питания или фармацевтические препараты, имеют нежелательные температурно-временные характеристики. Кристаллы чрезвычайно чувствительны даже к небольшому повышению температуры от 20 до 100 °C.

Характеристики кристаллов с памятью формы, реагирующие на давление, привлекательны для биометрических приложений и защиты от подделок. Нажав на кристаллы голым пальцем, можно с высокой точностью выявить отпечатки пальцев, демонстрируя четко очерченные выступы на коже. Фотонные кристаллы также можно использовать в качестве тканевых каркасов для понимания биологии и болезней человека. Если их функционализировать биомолекулами, они могут выступать в качестве высокочувствительных устройств для тестирования на наличие респираторных вирусов, предлагая недорогие, надежные и удобные в использовании биосенсорные системы.

Механохромный отклик датчиков позволяет использовать их в качестве датчиков тела, которые могут помочь улучшить технику спортсменов. Датчики можно использовать в браслете, который меняет цвет, чтобы показать пациентам, помыл ли их лечащий врач руки перед входом в комнату для осмотра.