蚕丝全息图像

蚕丝纤维除了可以用来制造华丽的丝绸面料,它们还具有非常优异的机械性能-尤其是拉伸强度。在本期的Journal of Polymer Science: Polymer Physics中,来自美国塔夫斯大学的科学家们展示了将蚕丝经过一定的处理之后,会产生令人惊奇的光学特性,可以用作全息信息存储和表面刻蚀光栅(surface relief gratings)。

经过azo改性的高分子材料具有非线性的光学特征。经过合适的波长照射后,azo的侧链会被从反态(trans)激发到顺(cis)。“由此很自然会想到将其扩展到一些生物类的高分子材料,去研究例如azo改性的蚕丝薄膜的光学性能”,一直从事生物高分子的光镊(optical tweezers)方面研究的Cronin-Golomb解释说。

他们首先将家蚕的蚕丝用偶氮苯进行处理,具有特定极性的光倾向于再激发反态的异构体。由此经过处理的蚕丝展现出光学各向异性,从而产生双折射的现象。这种光学导致的双折射使其可以用于记录全息影像,并能够保持几个小时到几天。而且通过全息干涉花样的照射,还能够制备表面刻蚀光栅。作为一种记录材料,蚕丝薄膜的一个重要性能就是它的双折射可以很容易地通过圆极化光的照射进行清除,所以具有显著的图案化意义。Cronin-Golomb说:“这就像单次写入的CD和可擦写CD的差别。”

作者们还表示说,光学记录和蚕丝的图案化可以产生进一步的应用,例如组织工程支架、生物反应的光学开关、传感以及光控药物缓释等等。该研究组接下来的工作将着眼于图案化蚕丝纤维来制备组织支架。Cronin-Golomb介绍说,利用新的方法,我们可以在组织生长的同时对图案进行调整,而这只需要一次光学写入。而且他们还计划进一步研究相关生物高分子材料,包括类蚕丝弹力高分子材料的光学性能。

M. Cronin-Golomb et al., J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., (2011) ; DOI: 10.1002/polb.23003

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