Звуковые волны позволили создавать ультратонкую защиту для живых растений и электроники

Исследователи из Университета RMIT в Мельбурне разработали инновационный способ нанесения защитных микрослоев с помощью высокочастотных звуковых волн. В качестве демонстрации деликатности метода ученые покрыли листья комнатного растения эпипремнум золотистый специальным составом, который блокирует вредное ультрафиолетовое излучение, не препятствуя при этом процессу фотосинтеза.

Новая технология работы с молекулярными каркасами

Разработка ориентирована на защиту широкого спектра материалов, включая текстиль, пластик, стекло и кремний. В основе метода лежат ковалентные органические каркасы (COF) — класс высокопористых кристаллических структур. Их часто называют «молекулярными лесами» из-за решетчатого строения с наноразмерными отверстиями, которые можно настроить для поглощения света, улавливания химических веществ или изоляции поверхностей.

До недавнего времени использование таких каркасов было ограничено лабораторными условиями. Процесс их формирования требовал агрессивных химикатов, экстремального нагрева и длительной обработки, что исключало их применение на хрупких и чувствительных к температуре поверхностях.

Принцип работы акустомикрофлюидики

Метод, предложенный австралийскими специалистами, позволяет формировать покрытие в щадящем режиме. Система использует миниатюрный чип, который генерирует звуковые вибрации частотой 10 МГц. Процесс протекает следующим образом:

• Жидкость-предшественник подается на вибрирующий чип.
• Звуковые волны растягивают жидкость, превращая ее в мелкодисперсный туман.
• Капли аэрозоля размером в несколько микрометров перемещаются по воздуху и самостоятельно организуются в устойчивый защитный слой на целевой поверхности.

В обзоре отмечается, что такая методика объединяет производство материала и его нанесение в один этап. Процесс проходит при комнатной температуре на открытом воздухе и занимает всего несколько минут, что является значительным достижением по сравнению с традиционными методами.

Практическое применение и масштабируемость

В ходе экспериментов защитный слой сохранялся на листьях растений в течение 60 дней, успешно выполняя функции ультрафиолетового щита без повреждения живых тканей. По словам экспертов, это открывает возможности для отраслей, работающих с чувствительными материалами, которые ранее невозможно было обрабатывать подобным образом.

Исследователи подчеркивают, что технология легко масштабируется. Благодаря компактности и малому весу систему можно устанавливать на дроны или автономные транспортные средства для точечного нанесения покрытий на растения в сельском хозяйстве. Низкая стоимость производства чипов позволяет использовать их в массовом производстве электроники, сенсоров и мембран. В конце февраля текущего года команда подала заявку на получение патента. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science Advances.