利用聚合物刷解离的光-机械能转换

研究了一种利用聚合物和光解离将光连续直接转换为机械能的装置。一端锚定于表面的聚合物刷与上方近距离处的平行板接触，该平行板含有可发生键合聚合物光解离的反应位点。在适当条件下，这些聚合物的集体效应是对平行板施加一个平行力，从而将入射光转换为机械功。通过数值计算来理解这一效应，包括三维朗之万模拟、福克-普朗克方程求解以及一维蒙特卡罗模拟。利用福克-普朗克方程的理论分析研究了一个模型，其中非键合态达到平衡，而键合态达到亚稳平衡。结果表明，每个循环的功可以远大于热能，但代价是需要大幅降低光解离速率。讨论了优化机械能转换的参数。