Dechifrering af, hvordan krystaller dannes på ikke-klassiske måder

Bløde og organiske krystaller er en mangfoldig gruppe af materialer med forbindelser til biologiske, miljømæssige og industrielle processer med en bred vifte af anvendelser, fra lægemidler til fleksibel elektronik. At forstå detaljerne i deres krystallisationsveje er afgørende for at udvikle evnen til kontrollerbart at syntetisere nye materialer og strukturer med målrettede egenskaber.

En ny anmeldelsesartikel, offentliggjort i Nature Reviews Materials , giver et bredt perspektiv på samling af en række materialer, hvilket udfylder et behov for en omfattende gennemgang af feltet.

Mens klassiske teorier om, hvordan krystaller dannes og vokser, længe har været etableret for en række materialer, giver de et ufuldstændigt billede af krystallisation. Mange bløde og organiske materialer dannes via ikke-klassiske veje, der fører til væsentligt forskellige endelige krystalstrukturer.

Nylige eksperimentelle fremskridt har muliggjort mere nøjagtig og dybdegående analyse af disse materialer under og efter dannelse. Gennemgangsartiklen undersøger to årtiers forskning i de ikke-klassiske dannelsesveje for bløde og organiske krystallinske materialer. Den detaljerer den nuværende teoretiske forståelse af, hvordan disse materialer dannes gennem ikke-klassiske veje, herunder at skelne mellem kernedannelses- og vækstprocesserne på tværs af modeller.

Fremskridt inden for eksperimentelle metoder, herunder in-line spredning/spektroskopi detektion, kryomikroskopi og in situ væskefase karakterisering og deres anvendelse til at studere bløde og organiske krystallinske materialer diskuteres også.

Disse eksperimentelle teknikker har givet stærke beviser for ikke-klassiske krystalliseringsveje, hvilket fører til vigtige gennembrud i forståelsen af ​​disse processer. Den eneste tilstedeværelse af et specifikt slutprodukt eller mellemprodukt beviser dog ikke, at et materiale er dannet via en specifik vej.

Derfor er in situ-teknikker og kinetikmålinger afgørende for at udvikle den detaljerede viden, der er nødvendig for at forstå, hvordan disse materialer dannes.

Flere oplysninger: Jingshan S. Du et al., Ikke-klassisk krystallisation i bløde og organiske materialer, Nature Reviews Materials (2024). DOI:10.1038/s41578-023-00637-y

Leveret af Pacific Northwest National Laboratory