Name: Sul posto La fotoreologia monitora le variazioni viscoelastiche nelle reti polimeriche fotosensibili (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-20T12:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Scopri la foto-reologia per studiare le transizioni viscoelastiche nei materiali polimerici fotosensibili. Questo metodo integra test meccanici e misurazioni ottiche per analizzare le proprietà dei materiali.

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</ol>

<table><tbody><tr><td>Geometria della piastra parallela in alluminio da 25 mm di diametro</td><td>Strumenti TA</td><td>523250.937</td><td>Monouso</td></tr><tr><td>Chiave esagonale da 3 mm</td><td>Strumenti TA</td><td>578910.001</td><td>Utilizzato per installare la piastra Peltier superiore</td></tr><tr><td>LED da 365 nm</td><td>ThorLabs</td><td>M365LP1-C2</td><td>Con lente di collimazione</td></tr><tr><td>Lastre acriliche</td><td>McMaster-Carr</td><td>Codice 8589K923</td><td>Proteggere l'utente dalle radiazioni UV</td></tr><tr><td>Poli(glicole etilenico) stellato con terminazione antracenica (40 kg/mol, 8 bracci)</td><td>Realizzato internamente</td><td>BMWR12 e BMWR14</td><td>Sintesi descritta in Burroughs et al. 2022</td></tr><tr><td>Chiave per dissipatore di calore</td><td>Strumenti TA</td><td>534522.001</td><td>Utilizzato per installare la geometria</td></tr><tr><td>LED Driver</td><td>ThorLabs</td><td>LEDD1B</td><td>Controlla la corrente sul LED</td></tr><tr><td>Olio minerale</td><td>Fisher chimico</td><td>O121-1</td><td>Controllo dell'evaporazione</td></tr><tr><td>Assemblaggi di pali ottici</td><td>ThorLabs</td><td>Diverso</td><td>SPT2/M (per contenere 365 nm), TR6 (palo lungo 6" e 1/2" di diametro) e RA90 (morsetto ad angolo retto)</td></tr><tr><td>Contatore ottico di potenza ed energia</td><td>ThorLabs</td><td>PM100D</td><td>Misura l'intensità della luce</td></tr><tr><td>Accessorio piastra ottica</td><td>Strumenti TA</td><td>546800.901</td><td>Consente l'irradiazione e la misurazione simultanee</td></tr><tr><td>Sensore di potenza a fotodiodo, UV-Extended</td><td>ThorLabs</td><td>S120VC</td><td>Misure 200-1100 nm</td></tr><tr><td>Disco di quarzo (diametro 76,2 mm, spessore 1,57 mm)</td><td>Prodotti in vetro tecnico, Inc.</td><td>3X0.062</td><td>utilizzato nell'accessorio della piastra ottica; consente il passaggio della luce UV</td></tr><tr><td>Reometro</td><td>Strumenti TA</td><td>DHR 30</td><td>Esegue misurazioni reologiche</td></tr><tr><td>Adattatore geometrico monouso Peltier superiore</td><td>Strumenti TA</td><td>534525.941</td><td>Mantiene la geometria della piastra parallela monouso</td></tr><tr><td>Coperchio del pescaggio Peltier superiore</td><td>Strumenti TA</td><td>534506.001</td><td>Giacca per il controllo termico e la protezione dalla luce</td></tr><tr><td>Piastra Peltier superiore</td><td>Strumenti TA</td><td>534509.902</td><td>Controllo della temperatura. Viene fornito con chiave esagonale e chiave per dissipatore di calore per l'installazione</td></tr></tbody></table>

sul posto la fotoreologia monitora le variazioni viscoelastiche nelle reti polimeriche fotosensibili

In situ Photo-rheology Monitors Viscoelastic Changes in Photo-responsive Polymer Networks

I dati fotoreologici rappresentativi mostrano la reticolazione guidata dai raggi UV di PEG-antracene (Figura 4). In particolare, una soluzione di PEG-antracene (40 kg/mol, 8 bracci, 100 mg/mL in acqua) è stata sottoposta a taglio oscillatorio (10 rad/s, 10% di deformazione) durante l'irradiazione UVA (365 nm LED, 2,7 mW/cm2). Per ottenere una linea di base delle proprietà meccaniche prima dell'irradiazione, la soluzione è stata sondata per 60 s prima che la luce fosse accesa, mostrata come l'area ombreggiata prima di 0 min. Durante questo periodo, il modulo viscoso superava il modulo elastico, ed entrambi rimasero relativamente costanti. La linea di base ha confermato che il campione era una soluzione liquida stabile prima dell'irradiazione. Poi, la luce è stata accesa, portando ad un aumento dei moduli viscosi ed elastici. Entro 5 minuti, il modulo elastico ha superato il modulo viscoso, indicando una trasformazione da una soluzione polimerica liquida a una rete polimerica solida. Successivamente, i moduli elastici e viscosi hanno raggiunto valori di plateau costanti. Per studiare la risposta allo spegnimento della luce, le misurazioni sono continuate per 10 secondi dopo aver interrotto l'irradiazione. Questi dati hanno rivelato reti PEG-antracene stabili in assenza di irradiazione.
Prima e dopo 60 minuti di irradiazione sono stati eseguiti sweep di frequenza rappresentativi da 100 rad/s a 0,1 rad/s al 10% di deformazione (Figura 5). Prima della reticolazione, il campione ha mostrato una leggera dipendenza dalla frequenza, mostrando un comportamento coerente con un liquido viscoelastico. Dopo il cross-linking, il campione ha mostrato un comportamento minimo dipendente dalla frequenza. Questi dati hanno portato alla selezione di 10 rad/s come frequenza appropriata per la sperimentazione foto-reologica su questo materiale, poiché questa frequenza ha catturato le proprietà attese del materiale prima e dopo l'irradiazione.
Sweep di ampiezza rappresentativa dall'1% al 1000% a 10 rad/s sono stati eseguiti prima e dopo 60 minuti di irradiazione (Figura 6). Prima della reticolazione, l'intero intervallo dello sweep di ampiezza mostrava un comportamento indipendente dalla deformazione, indicando una robusta regione viscoelastica lineare. Dopo la reticolazione, il campione ha mostrato una regione viscoelastica lineare indipendente dalla deformazione fino al 100%, seguita da un evento di snervamento ad alta deformazione. Quando si sceglie l'ampiezza della deformazione, è importante assicurarsi che le misurazioni sorgano la regione viscoelastica lineare per tutta la durata dell'esperimento di fotoreologia. Questi dati hanno portato alla selezione del 10% come ampiezza di deformazione appropriata per questo esperimento, poiché questa ampiezza sonda comodamente la regione viscoelastica lineare prima e dopo l'irradiazione.
La fotoreologia in situ consente studi sistematici di materiali fotosensibili, come la quantificazione dell'effetto della concentrazione del polimero sulla cinetica di fotoreticolazione e sulle proprietà meccaniche (Figura 7). Le soluzioni di PEG-antracene (40 kg/mol, 8 bracci, da 20 mg/mL a 100 mg/mL in acqua) sono state reticolate con luce a 365 nm per 60 minuti sotto taglio oscillatorio a 10 rad/s e 10% di deformazione. Con l'aumento della concentrazione di polimeri, la reticolazione si è verificata più rapidamente e ha portato a reti più rigide. Le dinamiche di reticolazione sono quantificate dal tempo necessario per raggiungere il punto di gel, che si verifica quando la tangente dell'angolo di perdita tan(δ) è indipendente dalla frequenza32. Qui, il tempo di gel è stimato come il tempo di crossover tra i moduli viscosi ed elastici. La rigidezza della rete è quantificata come il valore di plateau costante del modulo elastico dopo la reticolazione. A tempi più lunghi, le misure del modulo viscoso possono apparire rumorose, in particolare nei campioni con concentrazioni più elevate (100 mg/mL). Queste fluttuazioni sono attribuite a errori di sfasamento33 e considerate trascurabili per i materiali che hanno raggiunto uno stato stazionario. Questi risultati rappresentativi dimostrano come la foto-reologia consenta di quantificare l'effetto della concentrazione del polimero sulla formazione dinamica delle reti PEG-antracene.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68394/68394fig04v2.jpg"> 
Figura 4: Foto-reologia del PEG-antracene. La regione ombreggiata prima di 0 min indica la misurazione di base del campione prima dell'irradiazione. I successivi 60 minuti mostrano la reticolazione in risposta all'irradiazione da parte di un LED a 365 nm. Negli ultimi 10 secondi, la luce è stata spenta mentre le misurazioni continuavano. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68394/68394fig04v2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68394/68394fig05v2.jpg"> 
Figura 5: Sweep della frequenza di oscillazione prima e dopo l'irradiazione a 365 nm. Prima dell'irradiazione (a sinistra), il campione mostra un comportamento dipendente dalla frequenza, caratteristico di una soluzione polimerica. Dopo 60 minuti di irradiazione (a destra), il campione mostra un comportamento minimo dipendente dalla frequenza, caratteristico di una rete polimerica elastica. Questi dati sono stati misurati al 10% di deformazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68394/68394fig05v2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68394/68394fig06v2.jpg"> 
Figura 6: Spazzate dell'ampiezza della deformazione prima e dopo l'irradiazione a 365 nm. Prima dell'irradiazione (a sinistra), il campione dimostra un comportamento indipendente dalla deformazione. Dopo 60 minuti di irradiazione (a destra), il campione mostra una regione viscoelastica lineare fino al 100% di deformazione e un comportamento di cedimento a deformazioni più elevate. Le ampiezze di deformazione all'interno degli intervalli viscoelastici lineari indipendenti dalla deformazione di entrambi i grafici sono appropriate per l'uso durante gli esperimenti di fotoreologia. Questi dati sono stati misurati a 10 rad/s. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68394/68394fig06v2large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa cifra.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68394/68394fig07.jpg"> 
Figura 7: PEG-antracene si lega più velocemente in reti più rigide a concentrazioni più elevate. Il PEG-antracene a 20, 40 e 100 mg/mL in acqua è stato reticolato con irradiazione a 365 nm per 60 minuti. Il campione più concentrato ha formato una rete percolata più rapidamente degli altri campioni, con il campione meno concentrato che impiegava più tempo per raggiungere il punto di gel. Concentrazioni più elevate di polimeri hanno anche portato a un aumento della rigidità della rete dopo la reticolazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68394/68394fig07large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Sul posto La fotoreologia monitora le variazioni viscoelastiche nelle reti polimeriche fotosensibili

In situ photo-rheology is a powerful technique for characterizing the evolution of photo-responsive materials during irradiation. This technique enables ...

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Test microtrazione Environmentally-controllato di meccanica-adattivi nanocompositi polimerici per<em&gt; Ex vivo</em&gt; Caratterizzazione

La microreologia di tracciamento delle particelle studia la viscoelasticità dei materiali. Qui, la tecnica viene utilizzata per determinare la viscoelasticità, la conformità allo scorrimento e i ruoli di reticolazione efficace di diversi componenti della matrice di un biofilm batterico. La matrice è costituita da sostanze polimeriche secrete dai batteri e i suoi componenti determinano la struttura del biofilm e le proprietà meccaniche.

In Situ mappatura delle proprietà meccaniche del biofilm da-Particle tracciamento Microrheology

Qui presentiamo un metodo affidabile per monitorare l'incorporazione di nanoparticelle in una matrice ospite polimerica tramite incapsulamento a rigonfiamento. Mostriamo che la concentrazione superficiale dei punti quantici di seleniuro di cadmio può essere visualizzata con precisione attraverso l'imaging a fluorescenza in sezione trasversale.

Avanzate analisi composizionale di Compositi nanoparticelle-polimero Uso diretto imaging di fluorescenza

Polimeri semiflessibili visualizzano proprietà meccaniche uniche che sono ampiamente applicato da sistemi viventi. Tuttavia, gli studi sistematici sui biopolimeri sono limitati poiché proprietà quali la rigidità del polimero sono inaccessibili. Questo manoscritto descrive come questa limitazione è aggirata mediante nanotubi di DNA programmabili, permettendo studi sperimentali sull'impatto della rigidità del filamento.

Nanotubi di DNA come un Versatile strumento per lo studio di polimeri semiflessibili

Un protocollo per l'analisi dei gel formata da optoelettronica coniugati polimero poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) utilizzando piccoli e lo scattering di neutroni ultra-piccolo angolo in presenza ed assenza di illuminazione è presentato.

Monitoraggio degli effetti di illuminazione sulla struttura del gel di polimeri coniugati utilizzando lo Scattering di neutroni

Dimostriamo la fabbricazione e l'uso di un dispositivo microfluidico che consente più particelle rilevamento misure microrheology per studiare gli effetti reologici ripetute delle transizioni di fase su materia soffice.

Combinazione di microfluidica e Microrheology per determinare le proprietà reologiche dei materiali molli durante le transizioni di fase ripetute

Qui, presentiamo i protocolli di analisi differenziale-rilevamento di tempo-risolta infrarosso vibrazionale spettroscopia ed elettrone diffrazione che permettono osservazioni delle deformazioni delle strutture locali nei dintorni di molecole fotoeccitate in un colonnare a cristalli liquidi, dando una prospettiva atomica sul rapporto tra la struttura e le dinamiche di questo materiale fotoattivo.

Nuove tecniche per l'osservazione dinamica strutturale dei cristalli liquidi fotoresponsivi

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Studiare la risposta di Shear oscillatorio di grande ampiezza di materiali morbidi

Questo protocollo dimostra la preparazione di un materiale fotoreologico che presenta una fase solida, varie fasi cristalline liquide e una fase liquida isotropica aumentando la temperatura. Qui sono presentati metodi per misurare la relazione struttura-viscoelasticità del materiale.

Commutazione fotorheologica ad alto contrasto e veloce di un cristallo liquido nematico Twist-Bend

Questo protocollo descrive l'applicazione della microscopia a forza atomica e della spettroscopia infrarossa su scala nanometrica per valutare le prestazioni della spettroscopia infrarossa fototermica su scala nanometrica nella caratterizzazione di campioni multipolimerici tridimensionali.

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Scopri la foto-reologia per studiare le transizioni viscoelastiche nei materiali polimerici fotosensibili. Questo metodo integra test meccanici e misurazioni ottiche per analizzare le proprietà dei materiali.

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