När det gäller hur forskare reagerar på sina upptäckter, "Det är intressant" faller någonstans mellan "Eureka!" och "Uh-oh."
"Intressant" är precis vad Dr. Jeremiah Gassensmith och hans doktorand Madushani Dharmarwardana tyckte när de märkte ovanligt beteende i ett urval av kristaller som de arbetade med i Gassensmiths kemilaboratorium vid University of Texas i Dallas.
Som en del av hennes doktorandforskning, Dharmarwardana undersökte hur materialet, från en familj av organiska halvledande material som kallas naftalen diimider, byter färg från orange till gult när det värms upp.
"Vi såg på detta material som en termokrom halvledare, "sa Gassensmith, en biträdande professor vid Institutionen för kemi och biokemi vid Institutionen för naturvetenskap och matematik. "Dessa typer av halvledande material ändrar färg när temperaturen ändras. Tänk på ölburkar som ändrar färg när de är kalla eller färgförändrande termometerremsor du lägger på pannan för att kontrollera om det är feber."
När Dharmarwardana värmde de små kristallerna - var proverna bara ungefär en åttondel tum, eller ett par millimeter, i storlek - hon märkte att de skulle flytta, vilket var oväntat.
"Kristallerna skulle böja sig, spole, böj eller hoppa, de skulle göra alla möjliga saker, "Gassensmith sa." Det var ... intressant. "
Även om ett sådant termosalt beteende - även känt som den hoppande kristalleffekten - har observerats i andra typer av kristaller, det hade inte observerats i denna klass av organiska halvledande kristaller, Sa Gassensmith. Sådant beteende är av intresse för forskare eftersom det kan utnyttjas för applikationer som mikromaskiner, sensorer, eller små ställdon för medicinsk utrustning och konstgjorda muskler.
Dharmarwardana genomförde en ny uppsättning experiment där hon limmade ner ena änden av kristallen på ett glasskyddsglas och placerade lappen på en värmeplatta.
"När tallriken värmdes upp, kristallen försökte alltid böja sig bort från värmen, "sa hon." Förklaringen till detta är att, när kristallen når en viss temperatur, arrangemanget av molekyler i kristallen förändras. Dessa förändringar rör sig sekventiellt genom materialet, börjar från den heta delen som fastnar på ytan och sprider sig ut. Detta får kristallen att ändra form. "
"Vi ser en enorm expansion i dessa material, nästan 20 procent i storlek, "Gassensmith sa." Det är bland den största procentuella förändringen som setts i ett organiskt material. "
I hennes nästa uppsättning experiment, Dharmarwardana limmade små bollar av rostfritt stål på de förankrade kristallerna för att se hur mycket vikt kristallbenen kunde lyfta när de värmdes. Eftersom kristallerna är spröda, hon förväntade sig att de skulle gå sönder under lasten.
"Det förvånade mig när jag såg att det faktiskt var att lyfta bollen eftersom kristallen är väldigt liten jämfört med vikten, som var nästan 100 gånger tyngre än kristallen, "Sa Dharmarwardana." När jag utformade experimentet, Jag trodde aldrig att det skulle lyfta. Jag trodde att det skulle bryta kristallen. "
Den maximala belastningen som lyftes med en 3,5 millimeter lång kristallfäste var cirka 4 milligram, till en höjd av 0,24 millimeter.
När kristallen svalnade, den sänkte sig och blev rak igen. Medan uppvärmning av materialet inte resulterade i en annan formändring, materialet fortsatte att ändra färg med upprepade temperaturförändringar.
"Det här är inte en reversibel förvandling, "Sa Gassensmith." I grunden kristallen börjar laddad med den potentiella energin för att ändra form och utföra rörelsen, men den håller på den energin tills materialet når en fasövergångstemperatur. Vid det tillfället, kristallen vill släppa denna energi. Om den inte är bunden till någonting, kristallen kommer bara att poppa eller krulla, men genom att fixa det i ena änden, vi kan styra hur den energin frigörs.
"Det är fortfarande en enda kristall, men dess molekyler är nu i ett annat förpackningsarrangemang som har en lägre energi. "
Gassensmith sa att nästa steg är att ytterligare undersöka olika variationer av materialet, inklusive om materialets böjningsbeteende kan införlivas i färgförändrande sensorer eller fungera som en mekanisk brytare inuti organisk elektronik.
"Det kommer att bli intressant att se om vi kan framkalla curling i dessa kristaller elektroniskt, "sa han." I princip vi borde kunna applicera en elektrisk ström för att lyfta saker, istället för att använda ett gäng värmare. "
