Bøjelige krystaller knytter den nuværende tankegang i knuder

Queensland -forskere har vist, at enkeltkrystaller, typisk tænkt som sprød og uelastisk, er fleksible nok til at blive bøjet gentagne gange og endda bundet i en knude.

Forskere fra Queensland University of Technology (QUT) og University of Queensland (UQ) bestemte og målte den strukturelle mekanisme bag krystallernes elasticitet ned til atomniveau.

Deres arbejde, udgivet i Naturkemi , åbner døren for brug af fleksible krystaller i applikationer inden for industri og teknologi.

Forskningen blev ledet af ARC Future Fellows lektor Jack Clegg i UQ's School of Chemistry and Molecular Biosciences og lektor John McMurtrie i QUT's Science and Engineering Faculty.

Lektor McMurtrie sagde, at resultaterne udfordrede konventionel tænkning om krystallinske strukturer.

"Krystaller er noget, vi arbejder meget med - de dyrkes typisk i små blokke, er hårde og skøre, og når de rammes eller bøjes, revner eller knuses de, " han sagde.

"Selvom det tidligere er blevet observeret, at nogle krystaller kunne bøje, dette er den første undersøgelse, der har undersøgt processen i detaljer.

"Vi fandt ud af, at krystallerne udviser traditionelle egenskaber ved ikke kun hårdt stof, men blødt stof som nylon. "

Forskerne voksede bøjelige krystaller omkring bredden af ​​en fiskelinje og op til fem centimeter lange fra en almindelig metalforbindelse - kobber (II) acetylacetonat. De kortlagde ændringer i atomskala strukturen, da krystallerne blev bøjet ved hjælp af røntgenmålinger udført på den australske synkrotron.

Krystaller fra seks andre strukturelt beslægtede forbindelser, nogle indeholder kobber og andre metaller, blev også testet og fundet fleksible.

Lektor Clegg sagde, at eksperimenterne viste, at krystallerne gentagne gange kan bøjes og hurtigt vende tilbage til deres oprindelige form uden tegn på brud eller revner, når den kraft, der bøjer dem, fjernes.

"Under belastning roterer og reorganiserer molekylerne i krystallen for at muliggøre den komprimering og ekspansion, der kræves for elasticitet og stadig bevare krystalstrukturens integritet, " han sagde.

"Krystallers evne til at bøje fleksibelt har vidtrækkende konsekvenser i industrien og teknologien.

"Krystallinitet er en egenskab, der understøtter en række eksisterende teknologier, herunder lasere og halvledere, der bruges i næsten alle elektroniske enheder, fra dvd -afspillere til mobiltelefoner og computere.

"Men hårdheden, der gør dem velegnede til industrielle komponenter med høj styrke, begrænser deres anvendelse i andre teknologier. Fleksible krystaller som disse kan føre til nye hybridmaterialer til mange anvendelser, fra komponenter i fly og rumfartøjer til dele af bevægelses- eller trykfølere og elektroniske enheder. "

Lektor McMurtrie sagde, at den metode, forskerne har udviklet til at måle ændringerne under bøjning, også kan bruges til at undersøge fleksibilitet i andre krystaller.

"Dette er en spændende udsigt, da der er millioner af forskellige typer krystaller, der allerede er kendt, og mange flere, der endnu ikke skal opdages, " han sagde.

"Bøjning af krystallen ændrer dens optiske og magnetiske egenskaber, og vores næste trin er at undersøge disse optiske og magnetiske reaktioner med henblik på at identificere applikationer i nye teknologier. "