Queenslands forskare har visat att enstaka kristaller, brukar betraktas som spröd och oelastisk, är tillräckligt flexibla för att böjas upprepade gånger och till och med knytas i en knut.

Forskare från Queensland University of Technology (QUT) och University of Queensland (UQ) bestämde och mätte den strukturella mekanismen bakom kristallernas elasticitet ner till atomnivån.

Deras arbete, publicerad i Naturkemi , öppnar dörren för användning av flexibla kristaller i applikationer inom industri och teknik.

Forskningen leds av ARC Future Fellows docent Jack Clegg vid UQ:s kemiska och molekylära biovetenskaper och docent John McMurtrie vid QUT:s naturvetenskapliga och tekniska fakultet.

Docent McMurtrie sa att resultaten utmanade konventionellt tänkande om kristallina strukturer.

"Kristaller är något vi jobbar mycket med - de odlas vanligtvis i små block, är hårda och spröda, och när de träffas eller böjs spricker eller krossas de, " han sa.

"Även om det tidigare har observerats att vissa kristaller kan böjas, Detta är den första studien som har undersökt processen i detalj.

"Vi fann att kristallerna uppvisar traditionella egenskaper för inte bara hård materia, men mjuk materia som nylon. "

Forskarna odlade böjbara kristaller om bredden på en fiskelinje och upp till fem centimeter lång från en vanlig metallförening - koppar (II) acetylacetonat. De kartlade förändringar i atomskalstrukturen när kristallerna böjdes med hjälp av röntgenmätningar utförda vid Australian Synchrotron.

Kristaller från sex andra strukturellt besläktade föreningar, vissa innehåller koppar och andra metaller, testades också och visade sig vara flexibla.

Docent Clegg sa att experimenten visade att kristallerna kan böjas upprepade gånger och snabbt återgå till sin ursprungliga form utan tecken på att de går sönder eller spricker när kraften som böjer dem tas bort.

"Under belastning roterar molekylerna i kristallen reversibelt och omorganiseras för att möjliggöra den komprimering och expansion som krävs för elasticitet och fortfarande bibehålla kristallstrukturens integritet, " han sa.

"Kristallers förmåga att böja flexibelt har omfattande konsekvenser för industri och teknik.

"Kristallinitet är en egenskap som ligger till grund för en mängd befintliga tekniker, inklusive lasrar och halvledare som används i nästan alla elektroniska enheter, från DVD -spelare till mobiltelefoner och datorer.

"Men hårdheten som gör dem lämpliga för höghållfasta industriella komponenter begränsar deras användning i annan teknik. Flexibla kristaller som dessa kan leda till nya hybridmaterial för många tillämpningar, från komponenter i flygplan och rymdfarkoster till delar av rörelse- eller trycksensorer och elektroniska enheter. "

Docent McMurtrie sa att metoden som forskarna har utvecklat för att mäta förändringarna under böjning också kan användas för att utforska flexibilitet i andra kristaller.

"Det här är ett spännande perspektiv med tanke på att det finns miljontals olika typer av kristaller som redan är kända och många fler att upptäcka, " han sa.

"Böjning av kristallen ändrar dess optiska och magnetiska egenskaper, och vårt nästa steg är att utforska dessa optiska och magnetiska svar i syfte att identifiera applikationer i ny teknik. "