Kan et flydende væskelignende materiale opretholde sin strukturelle orden som krystaller?

At studere de krystallinske strukturer af organiske materialer har muliggjort betydelige fremskridt inden for både teknologi og den videnskabelige forståelse af den materielle verden. For nylig, et forskerhold fra Tokyo Tech, herunder professor Takanori Fukushima, udviklet et nyt organisk materiale med overraskende og hidtil usete egenskaber.

Forskerne designede et chiralt trifenylenderivat med to enantiomerer, strukturer, der er spejlbilleder. Når den opvarmes og efterlades til afkøling, dens enantiomer opførte sig først som en væske, men derefter selvsamlet til en struktur af højere orden, med uventede resultater. Gennem røntgendiffraktionsteknikker, holdet fastslog, at den kirale forbindelse spontant dannede 2-D-ark (der ligner sildebensstof) og stablede derefter sig selv i en periodisk 3D-struktur af en ordnet krystal.

Overraskende, når dråber af materialet placeres på et lodret underlag og lades glide på grund af tyngdekraften, den ordnede struktur bevares, mens dråberne glider og roterer. Selvom årsagen til denne uventede adfærd endnu ikke er afsløret fuldstændigt, dette nye materiale kan være i stand til selv at genoprette sin strukturelle orden, mens det glider, fordi det har både væskelignende og krystallignende egenskaber. I øvrigt, teamet fandt ud af, at forbindelsens chiralitet afgør, om den roterende glidende bevægelse er med eller mod uret. "Det faktum, at denne makroskopiske bevægelse af dråberne kan kontrolleres af den lille punktchiralitet, der er inkorporeret i molekylernes sidekæder, er overraskende, "siger prof. Fukushima.

Materialer, der er i stand til at bevare deres strukturelle egenskaber over en lang rækkevidde, ville være meget efterspurgte, fordi de kunne have potentielle anvendelser inden for områder som elektronik og optik. "Den interessante opførsel af vores molekylære samling udvider vores grundlæggende forståelse af strukturdannelsen, motilitet og fase af bløde materialer, "siger prof. Fukushima. Disse fund bør være spændende og inspirerende for forskere, der forsøger at belyse egenskaberne af organiske materialer, og dermed uddybe vores forståelse af den strukturelle orden i bløde materialer, og til gengæld, hvilket fører til betydelige fremskridt inden for nanoskala -teknologier.