Ученые разобрались в механизме гибкости монокристаллов

Группа австралийских ученых из Квинслендского университета и Квинслендского технологического университета исследовали и описали механизм, благодаря которому монокристаллы ацетилацетоната меди (II) могут эластично деформироваться, в отличие от практически любых других монокристаллов. Исследования структуры показали, что во время деформации молекулы такого кристалла поворачиваются и тем самым обеспечивают его изгиб и в то же время целостность. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.

Кристаллы используются в разных сферах — к примеру, в полупроводниковых устройствах или лазерах. Из-за своей твердости и прочности они, как правило, хрупки, из-за чего их применение ограничено. Например, их нельзя применять в активно развивающейся гибкой электронике.

Теперь исследователи обнаружили крайне нетипичные свойства в монокристаллах ацетилацетоната меди (II). Они вырастили из него продолговатые монокристаллы шириной порядка десятых долей миллиметра и длиной в несколько сантиметров. Ученые продемонстрировали, что такие монокристаллические нити можно изгибать на 180 градусов, после чего они вернут исходную форму без каких-либо видимых повреждений.
Ученые решили изучить механизм, обуславливающий эти свойства, с помощью Австралийского синхротрона — мощного источника синхротронного рентгеновского излучения. Они помещали в него изогнутые образцы и замеряли дифракцию рентгеновских лучей в разных частях образца. Оказалось, что при изгибе образца молекулы в кристалле поворачиваются, причем по-разному с разных сторон. Поскольку при изгибе та часть, в сторону которой происходит изгиб, сжимается, а другая наоборот растягивается, молекулы в кристалле реагируют соответствующе: ориентируются вдоль или поперек.

Исследователи отмечают, что помимо сугубо научной ценности, эти результаты могут привести к созданию новых материалов, которые будут сочетать в себе свойства как твердых, так и мягких материалов.

Кристаллы — один из основных типов твердых тел, и ученые постоянно узнают новое о них. Например, в 2015 году японские ученые впервые пронаблюдали рост квазикристаллов. О квазикристаллах, которые долго считались «невозможными», можно прочитать в нашем материале.

Григорий Копиев