快速反应变色的分子探针可感测材料何时会失效

研究人员说，含有特殊聚合物分子的材料有一天可能会在它们将要失效时警告我们。伊利诺伊大学香槟分校的工程师已经改进了他们先前开发的力敏感分子，称为机械力分子，在施加力时可产生可逆，快速和充满活力的颜色变化。

这项由博士后研究员海谦，材料科学与工程教授，南希·索托斯(Nancy Sottos)校长以及贝克曼高级科学技术学院所长Jeffrey Moore领导的新研究发表在《化学》杂志上。

摩尔的团队已经与机械体合作了十多年，但过去的努力产生的分子反应迟钝，即使有的话，也会恢复到原始状态。该研究报告称，这种无法产生类似开/关反应的能力限制了它​​们作为连续不断报告材料机械状况的分子探针的用途。

钱说：“颜色的变化是施加应力的结果，这些应力将机械力连接到聚合物链上。” “我们现在正在使用一种不同的排列方案(称为恶嗪结构)将机制分子与聚合物链键合。这种新结构可实现瞬时和可逆的颜色变化，因此，随着时间的推移，颜色会迅速变化，而不是随着聚合物的颜色而逐渐变暗。施加力，当力消失时消失。”

包含新机制的材料可用作应力传感器，以使研究人员能够在材料失效之前研究应力对材料的影响。

Sottos说：“快速的响应和可逆性将使工程师能够更好地监视，快速检测并快速响应实验室以及最终在现场的过应力结构。”

材料科学领域的一个长期挑战一直是在单分子水平上观察材料的机械载荷和其他应力。尽管这种进步无法做到这一点，但摩尔说，随着这种新型机械力体的发展，其目标越来越接近。

摩尔说：“还有更多工作要做，但是这项进展为人们详细了解各种材料在分子水平上的发展打开了大门。” “例如，在生物力学领域，我们认为这项研究是迈向更好地监测我们的身体对细胞水平及更高水平的外力反应方式的踏脚石。”

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