Malning av kirala kristaller av guld och isocyanidkomplex fick dem att övergå till akirala kristaller samtidigt som de ändrade deras emissionsegenskaper. Kredit:Hokkaido University
Kristaller gjorda av guldkomplex ändrar färg när de ändrar struktur från "kiral" till "achiral" när de mals.
"Smarta" material som ändrar färg som svar på en mekanisk stimulans har ett brett spektrum av tillämpningar som att skapa tryckkänsliga sensorer och förpackningar som kan upptäcka manipulering.
Forskare vid Hokkaido University har nu designat ett nytt "mekanokänsligt självlysande material" med hjälp av ett guld- och isocyanidkomplex, som inkluderar två bundna ringar av kol- och väteatomer.
När materialet först förbereds, det är en trögflytande olja. Oljan avger en orange färg under ultraviolett bestrålning. När oljan sticks med en nål, dock, den kristalliseras slumpmässigt antingen till "kirala" gula kristaller som avger grönt ljus eller till "achirala" vitgrå kristaller som avger blågrönt ljus.
En kristall är kiral om molekylerna är inriktade på ett sätt som den inte kan läggas ovanpå sin spegelbild. Detta gör dina vänstra och högra händer kirala, till exempel, medan en läskburk skulle vara akiral.
Oljan omvandlades också till antingen kirala eller akirala kristaller när den kom i kontakt med små bitar av respektive kristall. Vidare, när ultraljud applicerades på oljan i 20 minuter, det förvandlades till ett pulver av de akirala kristallerna.
Viskös olja gjord av guld och isocyanid kristalliseras som svar på stimuli antingen till en kiral kristall eller akiral kristall. En kiral kristall förvandlas till en akiral kristall när den mals. Fasövergångar orsakar färgförändringar. Kredit:Jin M. et al., Journal of the American Chemical Society, 23 maj, 2017
Anmärkningsvärt, slipning av kirala kristaller fick dem att övergå till akirala kristaller samtidigt som de ändrade deras emissionsegenskaper. "Detta är det första beviset på att den kirala-till-achirala fasövergången orsakad av en mekanisk stimulans kan förändra emissionsegenskaper, " säger Hajime Ito, motsvarande författare till studien publicerad i Journal of the American Chemical Society . "Akirala kristaller är i allmänhet mer stabila än kirala kristaller, känd som Wallachs regel. Detta gör övergången kiral till akiral mycket rimlig."
Detta är det första exemplet på den här typen av material, de säger, och deras resultat indikerar att den dynamiska förändringen mellan de två kristallfaserna kan vara en lovande strategi för att designa universella mekanokänsliga funktionella material. "Genom att rikta in sig på molekyler som kan bilda både kirala och akirala kristaller och följa Wallachs regel, vi kanske kan utveckla mekaniskt ansvariga material mer strategiskt och effektivt, " tillade Ito.
