«Умные» материалы, которые меняют цвет в ответ на механическое воздействие, имеют широкий спектр применений, таких как создание чувствительных к давлению датчиков и упаковки, которые могут обнаруживать вмешательство.
Исследователи из Университета Хоккайдо разработали новый «механо-чувствительный люминесцентный материал» с использованием комплекса золота и изоцианида, который включает два связанных кольца из атомов углерода и водорода.
Когда материал впервые готовится, это вязкое масло. При ультрафиолетовом облучении масло приобретает оранжевый цвет. Однако, когда масло колется иглой, оно случайным образом кристаллизуется либо в «хиральные» желтые кристаллы, излучающие зеленый свет, либо в «ахиральные» беловато-серые кристаллы, излучающие голубовато-зеленый свет.
Кристалл является хиральным, если молекулы выровнены таким образом, что их нельзя наложить на его зеркальное изображение. Например, это сделает вашу левую и правую руки хиральными, в то время как газировка может быть ахиральной.
Масло также превращалось либо в хиральные, либо в ахиральные кристаллы при контакте с небольшими частями каждого кристалла соответственно.
Кроме того, когда масло подвергалось ультразвуковой обработке в течение 20 минут, оно превращалось в порошок ахиральных кристаллов.
Примечательно, что измельчение хиральных кристаллов привело к их переходу в ахиральные кристаллы, одновременно изменив их эмиссионные свойства. «Это первое доказательство того, что хиральный фазовый переход в ахиральный, вызванный механическим воздействием, может изменить свойства излучения», – говорит Хадзиме Ито, автор исследования, опубликованного в Журнале Американского химического общества. «Ахиральные кристаллы обычно более стабильны, чем хиральные кристаллы, известные как правило Валлаха. Это делает переход от хирального к ахиральному очень разумным."
По их словам, это первый подобный пример материала такого рода, и их результаты показывают, что динамическое изменение между двумя кристаллическими фазами может быть многообещающей стратегией для разработки универсальных механо-чувствительных функциональных материалов. «Ориентируясь на молекулы, которые могут образовывать как хиральные, так и ахиральные кристаллы и следовать правилу Уоллаха, мы могли бы разработать более эффективные и стратегически ответственные материалы», – добавил Ито.