ニューヨーク大学の研究者らが、光を使って微視的粒子を結晶に集合させる方法を開発した。この手法はChem誌に詳述されており、結晶の成長と溶解をリアルタイムで制御可能だ。このアプローチは、光学やフォトニクス分野への応用に向けた新しい応答性材料を可能にする可能性がある。
結晶は、雪の結晶からエレクトロニクス内のシリコンに至るまで、多くの自然・技術構造の基盤をなす。しかし、その形成を精密に制御することは難しく、粒子は通常自己の条件で集合する。 nnNYUの化学教授Stefano Sacanna率いるチームは、光感受性分子であるフォト酸をコロイド粒子の液体懸濁液に導入することでこれを解決した。これらの微小球は結晶内の原子配列を模倣し、センサーやレーザーに用いられる。光がフォト酸に当たると、より酸性となり、粒子の表面電荷を変え、吸引または反発を変化させる。 nn「本質的に、光をリモートコントロールとして用い、ミクロスケールで物質の自己組織化をプログラムした」とSacannaは語った。 nn実験とシミュレーションにより、光の強度・持続時間・パターンを変えることで精密操作が可能であることが示された。研究者らは結晶形成を誘起し、既存のものを溶かし、構造を再形成し、または均一な大型集合体を作成できた。Sacanna研究室の元ポスドクで現在ETH ZürichのSteven van Kesterenは、「光の強さを少し上げ下げするだけで、粒子が完全に付着するか完全に自由になるかの違いが生じた」と指摘した。 nnこの手法は単一の「one-pot」セットアップで動作し、他の条件を変えずに粒子を可逆的に集合・解集合させる。この単純さは光の制御容易性に由来し、特定の結晶領域を選択的に溶かすなどの複雑な挙動を可能にする。 nn米国陸軍研究局、スイス国立科学財団、NYUのSimons Centerの支援を受けたこの研究は、光プログラマブル材料を示唆する。NYU化学准教授Glen Hockyは、「我々のアプローチは、需要に応じて再構成可能な動的プログラマブルコロイド材料に近づいている」と述べた。 nn追加著者にはNYUのNicole Smina、Shihao Zang、Cheuk Wai Leungが含まれる。
