Opis projektu
Cząstki mikrożelu aktywowane światłem
Mikrożele to miękkie cząstki koloidalne utworzone z sieci łańcuchów polimerowych. Często określa się je mianem „materiałów inteligentnych”, ponieważ wymiary i miękkość mikrożeli, a także siły oddziaływania między ich cząsteczkami silnie zależą od warunków zewnętrznych, na przykład temperatury, odczynu pH czy obecności pola elektromagnetycznego. W ramach finansowanego przez UE projektu PhotoSoftMat planowane jest podjęcie próby kontroli właściwości mikrożelu na granicy fazy ciekłej za pomocą światła w sposób, jakiego nigdy dotąd nie próbowano. W proponowanym układzie światło będzie pełnić funkcję optycznego wyzwalacza, który nie tylko pozwoli kontrolować oddziaływania między cząsteczkami mikrożelu, ale da też możliwość wpływania na ich rozmiar i ściśliwość z niedostępną dotąd dokładnością tak w przestrzeni, jak i w czasie. Ostatecznym celem jest przeprowadzenie syntezy rekonfigurowalnej struktury koloidalnej o wielu właściwościach, z których każdą będzie można zmieniać szybko i w niewielkim obszarze za pomocą zewnętrznego bodźca. Taki materiał miałby liczne zastosowania w materiałoznawstwie i chemii.
Cel
Microgels are valuable building blocks both for investigating colloidal phase transitions and for the fabrication of complex materials that react and adapt to external stimuli. In particular, liquid interfaces are perfect two-dimensional (2D) templates for microgel assembly because of the long-range ordered organization that can be achieved in a fast and reliable manner. The structure of microgel assemblies at liquid interfaces can be precisely controlled by changing external parameters (e.g temperature, pH, surface pressure). The microgels volume and compressibility can be modulated, in turn affecting their mutual interactions and final organization. The goal of this multidisciplinary proposal is to develop novel systems where light actuation can be coupled in to control microgel properties at liquid interfaces. Up to now, the external stimuli used to control 2D microgel assemblies had several limitations: the lack of spatial resolution, a poor control over the response time, and the irreversibility of the transitions. With the proposed systems, an optical trigger will allow the external control of the inter-particle interactions as well as of the particle size and compressibility with exceptional spatial and temporal resolution. Two synthetic routes are considered: i) covalent modification of the microgel structure with the addition of light-responsive co-monomers; ii) mixing of microgels with photoresponsive surfactants. Different responses are offered by these two strategies. In the former case, unprecedented local control over microgel assemblies can be achieved, opening the way to novel studies over 2D phase transitions. In the latter case, a composite system is proposed, where microgel properties, as well as macroscopic surface flows, can be manipulated by light actuation. Ultimately, reconfigurable colloidal structures endowed with multiple properties that can be advantageously switched in a fast and local manner by the external stimulation are envisioned.
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
8092 Zuerich
Szwajcaria