Kristallen zijn broos en inelastisch? Een nieuwe klasse van slimme, buigbare kristallijne organische materialen heeft deze visie uitgedaagd. Nutsvoorzieningen, wetenschappers hebben een moleculaire zachte cokristallijne structuur ontwikkeld die omkeerbaar en zonder desintegratie buigt en draait wanneer gestimuleerd door hoge temperatuur, mechanische kracht, of onder UV-licht. Deze multifunctionele kwaliteit maakt het een robuuste kandidaat voor geavanceerde moleculaire elektronica en andere nieuwe materialen, zoals de auteurs meldden in het tijdschrift Angewandte Chemie .

Kristalstructuren kunnen behoorlijk elastisch zijn. Dit idee is pas recent ontstaan, nadat tien jaar geleden de eerste dynamische en adaptieve moleculaire kristallen werden gerapporteerd. Kristallen die kunnen buigen zonder desintegratie zijn aantrekkelijke materialen in microrobotica, flexibele elektronica, en optische apparaten. Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers onder leiding van Naba Kamal Nath van het National Institute of Technology, Meghalaya, Indië, en Panče Naumov aan de New York University, Abu Dhabi, De Verenigde Arabische Emiraten hebben de grenzen van monokristallen een beetje verder verlegd. Ze ontwikkelden een moleculair zacht kristal dat draait en losdraait bij verwarming en afkoeling, buigt omkeerbaar onder UV-licht, en vervormt en hervormt als reactie op mechanische kracht. Bovendien, scheuren in de kristallen genezen zichzelf door thermische cycli, merkten de wetenschappers op.

De kristalliniteit van moleculaire organische kristallen komt voort uit de pakking van de molecuullagen. Deze lagen worden op hun plaats gehouden door intermoleculaire interacties zoals waterstofbinding, hydrofobe interactie, of interacties tussen aromatische ringen. De kristallen die Naumov en Nath bereidden, bevatten twee verschillende moleculen, probenecide, een geneesmiddel dat wordt voorgeschreven om de uitscheiding van urinezuur te verbeteren, en 4, 4'-azopyridine, een heteroaromatische azoverbinding waarvan bekend is dat deze verandert van een langwerpige naar een meer gebogen conformatie wanneer deze wordt bestraald met UV-licht. De eenkristallen die uit deze twee moleculen worden gevormd, bestaan ​​uit gestapelde 2D-lagen in een kruiselingse opstelling.

Verwarming, zo vonden de auteurs, veroorzaakte een faseverandering in deze structuur, een lichte herschikking die leidt tot verschillende pakkingshoeken. De lange, dunne kristalvezelplaat gedraaid. Maar niet voor altijd. Koeling bracht zijn oorspronkelijke moleculaire orde terug, en het laken werd weer recht. In aanvulling, mechanisch buigen mogelijk was zonder barsten, en bestraling met UV-licht veroorzaakte snelle, omkeerbare buiging.

Het materiaal had niet alleen drie functies gecombineerd:omkeerbaar draaien bij verhitting, elastische buiging veroorzaakt door mechanische kracht, en snel, omkeerbaar buigen onder UV-licht, maar het genas ook zichzelf:de auteurs meldden dat spleten en kleine scheurtjes verdwenen wanneer het kristal tussen kamertemperatuur en verhoogde temperaturen werd gefietst.

Deze effecten komen neer op een opmerkelijke multifunctionaliteit van het organische kristal. Het wordt daarom aanbevolen als een waardevolle kandidaat voor de volgende generatie halfgeleiders in vaste toestand, flexibele elektronica, en andere technologieën waar een combinatie van schijnbaar tegenstrijdige mechanische eigenschappen gewenst is.