Een organisch materiaal dat herhaaldelijk van vorm kan veranderen zonder te breken, zou veel nuttige toepassingen hebben, zoals kunstmatige spieren, pompen of als schakelaar. Natuurkundigen van de Radboud Universiteit ontdekten bij toeval een materiaal met die eigenschap. Hun bevindingen worden gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie op 8 oktober.

"Ik heb de neiging om het de 'moleculaire flipperkast' te noemen, '" zegt Theo Rasing, hoogleraar Spectroscopie van vaste stoffen en grensvlakken aan de Radboud Universiteit. Samen met collega's uit Nijmegen en China, hij demonstreert het vormveranderende vermogen van het materiaal door het met hoge snelheid een glasparel te laten werpen. In dat proces, het organische kristalmateriaal 4-DBpFO levert een kracht die overeenkomt met 10, 000 keer zijn eigen gewicht.

De kristallen hebben de unieke eigenschap om bij kleine temperatuurschommelingen rond de 180 graden Celsius aanzienlijk van vorm te veranderen, en dat doen zonder te breken, waardoor die verandering honderden keren kan worden herhaald.

De wetenschappelijke wereld heeft grote behoefte aan minuscule bewegende machines gemaakt van organisch materiaal, die kunnen worden gebruikt als vloeistofpompen op "labs on a chip" (LOC's), bijvoorbeeld. Bekende toepassingen van LOC's zijn onder meer het apparaat waarmee diabetici hun bloedsuikerspiegel kunnen meten en nanopillen die lichaamsfuncties meten. "Het probleem met de huidige organische kristallen is dat dergelijke vormveranderingen door temperatuur, bijvoorbeeld, snel het materiaal breken, ’ legt Rasing uit.

Het materiaal dat de onderzoekers vonden breekt niet bij herhaalde vormverandering, omdat de moleculen over elkaar schuiven. "Onze ontdekking van deze eigenschappen in dit materiaal was eigenlijk een meevaller, " zegt Yulong Duan, doctoraat kandidaat en de eerste auteur van de publicatie. "We bestudeerden deze materialen voornamelijk vanwege hun interessante optische eigenschappen, maar toen we de temperatuur veranderden onder de microscoop, het kristal schoot plotseling weg."

Om verdere stappen te kunnen zetten richting mogelijke toepassingen, de onderzoekers willen onderzoeken hoe het effect door veranderingen in de moleculaire structuur kan worden verschoven naar lagere temperaturen. Ook willen ze onderzoeken hoe ze met korte lichtpulsen het materiaal van vorm kunnen laten veranderen, zodat het materiaal gecontroleerd kan worden verwarmd en gekoeld.