Инновационные фотонические кристаллы, меняющие цвет: Будущее умной сенсорной технологии

Ученые разработали меняющие цвет, гибкие фотонические кристаллы, которые могут быть использованы для разработки датчиков, предупреждающих о возможном землетрясении. Носимые, надежные и недорогие датчики могут чувствительно реагировать на свет, температуру, деформацию или другие физические и химические стимулы, делая их перспективным вариантом для экономичных умных визуальных сенсорных применений в ряде секторов, включая здравоохранение и безопасность пищевых продуктов.

Метод производства фотонических кристаллов, содержащих мизерное количество графена, приводит к широкому спектру желательных качеств с выходами, прямо наблюдаемыми невооруженным глазом. Интенсивно зеленые под естественным светом, датчики меняют цвет на синий при растяжении или становятся прозрачными после нагревания.

Механически надежные, но мягкие, самонесущие и гибкие полимерные опалы содержат раствористый эксфолированный pristine графен. Ученые вдохновлялись биомимикрическими способностями в крыльях бабочек, перьях павлинов и панцирях жуков, где цвет происходит от структуры, а не от пигментов.

Другие применения включают индикаторы времени-температуры (TTI) для интеллектуальной упаковки, где датчики дают визуальное указание, если скоропортящиеся товары, такие как пища или фармацевтика, пережили нежелательные истории времени-температуры. Кристаллы экстремально чувствительны даже к небольшому повышению температуры между 20 и 100 °C.

Давление-отзывчивые характеристики форм-памяти кристаллов привлекательны для биометрических и антиконтрфактных применений. Нажатие кристаллов голым пальцем может раскрыть отпечатки пальцев с высокой точностью, показывая четкие хребты кожи. Фотонические кристаллы также могут использоваться как тканевые скелеты для понимания человеческой биологии и болезней. Если функционализированы биомолекулами, они могут действовать как высокочувствительные точечные тестовые устройства для респираторных вирусов, предлагая недорогие, надежные, удобные биосенсорные системы.

Механохромический отклик датчиков позволяет их применение как телесных датчиков, которые могут помочь улучшить технику у спортсменов. Датчики могут использоваться в браслете, меняющем цвет, чтобы указывать пациентам, если их медицинский работник вымыл руки перед входом в кабинет осмотра.