Aktualności i przegląd rynku

Barwne nanoefekty wciąż czekają na wszechstronne zastosowanie w farbiarstwie, m.in. wyprą obecnie stosowane pigmenty. Dużym postępem jest opracowanie wielobarwnego wyświetlacza odbiciowego zawierającego amorficzne pigmenty w polimerowych kapsułkach. Wyświetlacz zawiera wodę, w której zanurzone są kapsułki z materiałów o bardzo zbliżonym współczynniku załamania. Tylko pigmenty dają w tych warunkach rozproszenie światła, a więc efekt barwny.

Poszerzają się zastosowania i znaczenie wybielaczy optycznych. Kiedyś były to głównie dodatki silnie odbijające światło, maskujące obecność mniej refleksyjnych składników pokrycia, np. zanieczyszczeń. Obecnie są to głównie związki fluoryzujące absorbujące światło nadfioletowe i emitujące widzialne, głównie niebieskie. Są to raczej rozjaśniacze niż wybielacze, ale dla obserwatorów te efekty bywają trudno odróżnialne. Do przemysłu, zwłaszcza tekstylnego, wprowadziła je Ciba, obecnie furorę robią farby Duluxa z technologią LumiTec. Wprowadziło je ICI, obecnie, po serii wykupów, właścicielem jest AkzoNobel. W Singapurze pomalowanie takimi farbami budynku obniża temperaturę wewnątrz o 5 stopni. Pomalowanie ścian wewnętrznych obniża zapotrzebowanie na moc oświetleniową o średnio 20%. Daje to znaczące oszczędności i przyczynia się do wymaganej ochrony klimatu. Trwałość nowych farb jest jeszcze daleka od nowoczesnych standardów. Jako akrylowe emulsje wodne spełniają wymogi ograniczenia emisji lotnych związków organicznych.

Zorientowane na biochemię badania z uniwersytetu stanu Wisconsin otwierają nowe perspektywy modyfikacji hydrofobowości powierzchni. Zastosowano monowarstwy tiolowe, których części hydrofobowe modyfikowano w pobliżu części hydrofilowych (odległości rzędu 1 nm) immobilizacją związków niepolarnych z jonowymi końcówkami. Mikroskopia sił chemicznych wykazała, że protonowanie grupy aminowej podwaja oddziaływania hydrofobowe powierzchni a grupa guanidynowa likwiduje je. Można więc w dość prosty sposób manipulować zwilżalnością powierzchni przez wodę. Badacze z RIKEN Center i Uniwersytetu Tokijskiego stworzyli hydrofobowy polimer o silnej anizotropii własności mechanicznych, na dodatek stabilizowany odpychaniem elektrostatycznym. W żelu mogącym polimeryzować umieszczono nanopłytki tytanianowe, które samorzutnie układały się w płaskie warstwy w porządku dipolowym "głowa do głowy". Następnie orientowano je silnym polem magnetycznym, przez co porządkowano ich ułożenie na równoległe płaszczyzny odpychające się elektrostatycznie. Potem fotopolimeryzowano żel i otrzymywano kawałki polimeru, które naciskane w kierunku zgodnym z ułożeniem płaszczyzn były podatne, a naciskane prostopadle do płaszczyzn stawiały opór. Jeśli uda się zastosować tę metodę do warstw powierzchniowych, nastąpi rewolucja techniczna, m.in. w przekładniach i hamulcach. Mniej przełomowo, ale za to szybciej zaczniemy stosować farby z nanorurkami węglowymi do badania naprężeń obiektów technicznych. W 2004 roku zespół z Rice University odkrył anizotropię powierzchniowych własności elektrycznych takich farb spowodowaną naprężeniami i wibracjami. Nie był to przełom w porównaniu ze stosowaniem akcelerometrów, ale 10 lat później wykazano, że farby takie naświetlone laserem spolaryzowanym w kierunku zgodnym i ortogonalnym do kierunku naprężeń, dają luminescencję w bliskiej podczerwieni, z dużym przesunięciem widmowym maksimum. Zmiany płaszczyzny polaryzacji światła laserowego osiąga się łatwo modulatorem fotoelastycznym, czytnik IR też może być mały. Pracę prowadzono w kierunku zapotrzebowań NASA. Chemicy z uniwersytetu w Utrechcie zbadali efektywność transferu energii w systemach fotoluminescencyjnych. Wiadomo było, że zależy ona od współczynnika załamania otoczenia aktywnego luminofora, ale mogło to być efektem dopasowania optycznego całego obiektu (intensywność luminescencji rośnie ze spadkiem współczynnika załamania otoczenia). Opracowano nanokryształy zawierające jednocześnie Ce (absorbuje światło UV) i Tb (emituje światło zielone). Ze względu na powtarzalność wymiarów krystalicznych odległości między centrami absorbcji i emisji oraz skład chemiczny materiału między nimi były stałe. Zawieszono nanocząsteczki w rozpuszczalnikach o różnych współczynnikach załamania i okazało się, że nie miało to wpływu na szybkość przekazywania energii między Ce i Tb. Rozpuszczalnik nie wpływa więc na luminescencję, tylko na sposób w jaki światło opuszcza układ.