Het bestuderen van de kristallijne structuren van organische materialen heeft aanzienlijke vooruitgang mogelijk gemaakt in zowel de technologie als het wetenschappelijk begrip van de materiële wereld. Onlangs, een onderzoeksteam van Tokyo Tech, waaronder professor Takanori Fukushima, ontwikkelde een nieuw organisch materiaal met verrassende en ongekende eigenschappen.

De onderzoekers ontwierpen een chiraal trifenyleenderivaat met twee enantiomeren, structuren die spiegelbeelden zijn. Wanneer verwarmd en afgekoeld, zijn enantiomeer gedroeg zich eerst als een vloeistof, maar dan zelf-geassembleerd tot een hogere orde structuur, met onverwachte resultaten. Door middel van röntgendiffractietechnieken, het team stelde vast dat de chirale verbinding spontaan 2D-platen vormde (die eruitzien als visgraatweefsel) en zichzelf vervolgens stapelde in een periodieke 3D-structuur van een geordend kristal.

Verrassend genoeg, wanneer druppeltjes van het materiaal op een verticaal substraat worden geplaatst en door de zwaartekracht gaan schuiven, de geordende structuur blijft behouden terwijl de druppels schuiven en roteren. Hoewel de reden voor dit onverwachte gedrag nog niet volledig is onthuld, dit nieuwe materiaal is mogelijk in staat om zijn structurele ordening tijdens het glijden zelf te herstellen, omdat het zowel vloeistofachtige als kristalachtige eigenschappen heeft. Bovendien, het team ontdekte dat de chiraliteit van de verbinding bepaalt of de roterende glijdende beweging met de klok mee of tegen de klok in is. "Het feit dat deze macroscopische beweging van de druppeltjes kan worden gecontroleerd door de kleine puntchiraliteit die in de zijketens van de moleculen is opgenomen, is verrassend, " zegt prof. Fukushima.

Er zou veel vraag zijn naar materialen die hun structurele eigenschappen over een groot bereik kunnen behouden, omdat ze potentiële toepassingen kunnen hebben op gebieden zoals elektronica en optica. "Het interessante gedrag van onze moleculaire assemblage breidt ons fundamentele begrip van de structuurvorming uit, beweeglijkheid en fase van zachte materialen, ", zegt prof. Fukushima. Deze bevindingen zouden intrigerend en inspirerend moeten zijn voor wetenschappers die de eigenschappen van organische materialen proberen op te helderen, waardoor we ons begrip van de structurele orde in zachte materialen verdiepen, en op zijn beurt, leiden tot aanzienlijke vooruitgang in technologieën op nanoschaal.