Microbolletjes vormen knipperend reclamebord

Amerikaanse en Zuid-Koreaanse onderzoekers hebben een emulsie van kunststof microbolletjes ontwikkeld, die van kleur verandert onder invloed van een extern magnetisch veld. Het 'magnetochromatische' materiaal zou zich uitstekend moeten lenen voor toepassingen die uiteenlopen van waarschuwingsborden tot grootschalige reclame-displays, zo valt te lezen op de website van JACS.

De onderzoekers gingen uit van superparamagnetische Fe3O4-nanodeeltjes. Eerst gaven ze die een coating van siliciumdioxide, en vervolgens dispergeerden ze ze in vloeibaar poly(ethyleenglycol)diacrylaat, een kunsthars die uithardt onder invloed van UV-licht. Druppeltjes van deze dispersie, met een diameter van 4 tot 150 micrometer, werden op hun beurt gedispergeerd in siliconen- of minerale olie.

Als je de ontstane emulsie vervolgens onderwerpt aan een extern magnetisch veld, ontstaat tussen de Fe3O4-deeltjes een spel van onderlinge aantrekkings- en afstotingskrachten. Het gevolg is dat ze lange, parallelle ketens vormen in de druppeltjes. Dat patroon kun je ‘bevriezen’ door er snel een UV-lamp op te zetten waardoor de kunsthars uithardt.

De uitgeharde bolletjes werken vervolgens als een soort fotonische kristallen. De parallelle ketens van deeltjes vormen een rooster dat een bepaalde golflengte uit zichtbaar licht afbuigt. Door die diffractie lijken de microbolletjes een bepaalde kleur te krijgen. Welke kleur dat is, hangt ten eerste af van de bereidingswijze en ten tweede van de hoek die de ketens maken met het invallende licht. En die hoek kun je heel eenvoudig instellen met (alweer) een extern magnetisch veld, waar de ketens als een soort kompasnaalden op reageren.

Een verdere verfijning bestaat er uit dat je de oliematrix vervangt door paraffine met een smeltpunt dat even boven kamertemperatuur ligt. Zolang de paraffine vast is, kunnen de microbolletjes niet bewegen. Pas op momenten dat je het geheel een beetje verwarmt, krijgt je magnetische veld er weer grip op. Zo krijg je dus een bistabiele display die twee verschillende kleuren kan vasthouden zonder energietoevoer.

bron: UC Riverside

Onderwerpen