Ny strategi til at designe mekano-responsive selvlysende materialer

Krystaller lavet af guldkomplekser ændrer farve, da de ændrer struktur fra "chiral" til "achiral", når de males.

"Smarte" materialer, der skifter farve som reaktion på en mekanisk stimulus, har en bred vifte af applikationer, såsom at skabe trykfølsomme sensorer og emballage, der kan registrere manipulation.

Forskere ved Hokkaido Universitet har nu designet et nyt "mekano-responsivt selvlysende materiale" ved hjælp af et guld- og isocyanidkompleks, som omfatter to bundne ringe af carbon- og hydrogenatomer.

Når materialet først er klargjort, det er en tyktflydende olie. Olien udsender en orange farve under ultraviolet bestråling. Når olien prikkes med en nål, imidlertid, det krystalliserer tilfældigt enten til "chirale" gule krystaller, der udsender grønt lys, eller til "achirale" hvidgrå krystaller, der udsender blåligt-grønt lys.

En krystal er chiral, hvis molekylerne er justeret på en måde, den ikke kan overlejres på sit spejlbillede. Dette gør dine venstre og højre hænder chirale, for eksempel, mens en sodavandsdåse ville være akiral.

Olien omdannes også enten til chirale eller achirale krystaller, når den var i kontakt med henholdsvis små stykker af hver krystal. Desuden, når ultralyd blev påført olien i 20 minutter, det blev til et pulver af de achirale krystaller.

Bemærkelsesværdigt, slibning af chirale krystaller fik dem til at overgå til achirale krystaller, mens de samtidig ændrede deres emissionsegenskaber. "Dette er det første bevis på, at den chirale-til-achirale faseovergang forårsaget af en mekanisk stimulus kan ændre emissionsegenskaber, " siger Hajime Ito, den tilsvarende forfatter til undersøgelsen offentliggjort i Journal of the American Chemical Society . "Achirale krystaller er generelt mere stabile end chirale krystaller, kendt som Wallachs regel. Dette gør overgangen mellem chiral og akiral meget rimelig."

Dette er det første eksempel på denne type materiale, de siger, og deres resultater indikerer, at den dynamiske ændring mellem de to krystalfaser kan være en lovende strategi til at designe universelle mekano-responsive funktionelle materialer. "Ved at målrette mod molekyler, der kan danne både chirale og achirale krystaller og følge Wallachs regel, vi kan måske udvikle mekanisk ansvarlige materialer mere strategisk og effektivt, " tilføjede Ito.