Создан материал покрытия, на который можно писать с помощью УФ-излучения, а стирать с помощью кислорода
Исследователям удалось создать материал покрытия, на котором можно писать с помощью УФ-излучения, а надпись снова стирать с помощью кислорода. Изменения в перезаписываемой бумаге могут помочь сократить бумажные отходы в самых разных областях применения. Материал изготовлен из трех нетоксичных компонентов и производится в один этап синтеза, как описано в журнале Angewandte Chemie.
Графическая абстракция. Предоставлено: Международное издание Angewandte Chemie (2022 г.). DOI: 10.1002/anie.202203700
Ядун Инь и его команда из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) сосредоточились на нанокристаллах диоксида титана (TiO 2 ) для создания светочувствительной перезаписываемой системы. Нанокристаллический полупроводник TiO2 темнеет при облучении ультрафиолетовым (УФ) светом из-за разделения зарядов и восстановления атомов титана. Важно отметить, что изменение цвета не является постоянным, потому что кислород в воздухе повторно окисляет титан и вызывает возврат к прозрачности.
Команда исследователей сосредоточилась на сохранении изменения цвета в течение более длительного периода времени. В качестве легирующей примеси они использовали азот, полученный из мочевины, и украсили кристаллы обычным нетоксичным веществом, называемым диэтиленгликолем. Это вещество, добавленное в синтез в качестве растворителя, также сыграло решающую роль в изменении цвета; исследователи отметили, что он удаляет лишние электронные дырки и, таким образом, задерживает повторное окисление и возвращение в прозрачное состояние.
При нанесении на стекло или бумагу нанокристаллы образовывали однородное покрытие, на котором можно было писать с помощью УФ-излучения. Все, что было необходимо для создания надписи, — это 30-секундное освещение источником света с длиной волны менее 400 нм. Команда подчеркнула, что нет необходимости использовать сильный источник света; ламп в диапазоне мощностей светодиодов было достаточно для получения высокого уровня контраста на материале.
Команда исследовала два метода легкого письма. Сначала они создавали узоры или печатный текст, освещая бумажную или стеклянную подложку через фотошаблон. Они также писали от руки с помощью лазерной ручки. Оба варианта давали высококонтрастный рисунок, который оставался стабильным в течение многих часов и мог либо стираться при нагревании, либо медленно исчезать из-за окисления. Команда отмечает, что продлить срок службы печати можно, покрыв поверхность пленки защитным слоем из нетоксичного полимера, снизив воздействие на нее кислорода.
Основным преимуществом системы, созданной Ином и его командой, является возможность повторного использования. Исследование показало, что можно выполнить до 50 циклов записи-стирания без заметной потери контрастности. Это означает, что технология может применяться в ряде областей, где требуются многоразовые/перезаписываемые поверхности; например, ежедневные билеты на транспорт, информационные щиты, хранилища данных или сенсорные технологии. Авторы подчеркивают простой метод производства с использованием обычных нетоксичных исходных материалов и высокую степень совместимости с другими материалами.
