自我修复水凝胶发光稳定结构的颜色

科学家在中国创造了水凝胶显示自我修复特性结合持续的结构性的颜色。这个新类的材料可以用于组织工程或建立光子集成电路和生物传感器。

许多生物,包括鸟类、蝴蝶和甲虫——显示结构色。这些光线分散时出现的微小结构然后在特定波长彼此干扰。这个自然现象激发了研究者创建材料类似的光学特性。水凝胶与结构性色彩,但日常使用可以破坏这些材料。如果他们能治愈自己将是一个解决方案,但它是具有挑战性的,愈合后的颜色。

领导的一个团队Yuanjin赵在南京东南大学,现在有一个回答这个问题。研究人员制造复合材料组成的一个稳定的支架,准备使用丙烯酸甲酯明胶水凝胶和二氧化硅纳米模板——充满了戊二醛交联牛血清白蛋白包含酶葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的水凝胶。结构的水凝胶支架提供和维护的,这是由逆蛋白石光子晶体- 3 d周期性结构的光子带隙定位和反射特定波长的光。自愈特性是由蛋白质提供的填料,使用戊二醛交联的可逆的亚胺附件赖氨酸残基的蛋白质作为修复工具。酶保持自愈过程通过调整系统的pH值在葡萄糖的存在。

赵解释说,微观和纳米结构的水凝胶可以以这种方式保存。虽然加入点反射属性略受影响,最初的颜色是保持双方在其他材料。这可能无法实现纯自愈合水凝胶系统,因为他们的邻国纳米结构往往融合在一起,导致周期性的光子支架的破坏和相关结构的颜色,”赵说。通过使用不同大小的硅纳米粒子为模板,研究者可以生产不同颜色的水凝胶。的自我修复特性的材料还允许他们创建复杂的结构如3 d集成光子路径或一个阴阳图案。

David Weitz,哈佛大学软凝聚态物理学家研究,我们说,结构的使用颜色的使材料更加健壮,能更好地使用光”。此外,他们可以自动更新自己,从伤害中恢复,提供一个新的方法组装并使它们更健壮的实际应用。“韦茨指出,每个组件中扮演一个重要的角色:“材料非常巧妙的结合属性不同的成分,”他说。支架保证水凝胶,而蛋白质的结构稳定性填料提供了自我修复特性。

赵说,新水凝胶可以作为许多应用程序的构建块。我们的方法可以用于构建不同类型的复合材料具有自愈特性包括材料新颖的光子电路,组织工程生物材料或生物传感器材料。