Schnell wirkende Molekularsonde

Materialien, die spezielle Polymermoleküle enthalten, könnten uns eines Tages warnen, wenn sie kurz vor dem Versagen stehen. Forscher haben zuvor entwickelte kraftempfindliche Moleküle, Mechanophore genannt, verbessert, um eine reversible, schnelle und lebendige Farbänderung zu erzeugen, wenn eine Kraft ausgeübt wird.

Die Farbänderung ist das Ergebnis von Spannungen, die auf die Bindungen ausgeübt werden, die die Mechanophore mit einer Polymerkette verbinden. Die Mechanophore sind unter Verwendung eines Anordnungsschemas, das als Oxazinstruktur bezeichnet wird, an Polymerketten gebunden. Die neue Struktur ermöglicht eine sofortige und umkehrbare Farbänderung, sodass das Polymer nicht mit der Zeit langsam dunkler wird, sondern die Farbe sich schnell ändert, wenn die Kraft ausgeübt wird, und verschwindet, wenn die Kraft entfernt wird.

Materialien, die die neuen Mechanophore enthalten, könnten als Stresssensoren verwendet werden, damit Forscher die Auswirkungen von Stress auf Materialien untersuchen können, bevor sie versagen. Die schnelle Reaktion und Reversibilität ermöglichen es Ingenieuren, eine überlastete Struktur im Labor und schließlich im Feld besser zu überwachen, schnell zu erkennen und schnell darauf zu reagieren.

Eine seit langem bestehende Herausforderung in der Materialwissenschaft besteht darin, Beobachtungen hinsichtlich mechanischer Belastung und anderer Belastungen in Materialien auf Einzelmolekülebene zu machen. Obwohl dieser Fortschritt dies nicht leisten kann, rückt das Ziel mit der Entwicklung dieser neuen Art von Mechanophoren näher. Auf dem Gebiet der Biomechanik könnte die Forschung beispielsweise ein Sprungbrett für eine bessere Überwachung der Reaktion unseres Körpers auf externe Kräfte von der zellulären Ebene und darüber hinaus sein.