Странный кристалл плавится и меняет цвет под воздействием света
Группа химиков из Университета Осаки в Японии обнаружила в кристалле редкое свойство. Под воздействием холодного свечения ультрафиолетового (УФ) света твердый органический материал превращается в жидкость. Более того, этот кристалл претерпевает ряд интересных изменений в своей люминесценции по мере плавления, что указывает на изменения в структуре кристалла на молекулярном уровне (видео можно посмотреть ниже). Новое исследование опубликовано в журнале Chemical Science.
Хотя это и необычно, это не первое вещество, которое подвергается так называемому фотоиндуцированному переходу из кристалла в жидкость (PCLT). Но возможность изучать переход с помощью света может помочь ученым лучше понять его, потенциально открывая целый ряд потенциальных применений в фотонике, электронике и доставке лекарств.
«Это первый известный нам органический кристалл, который проявляет люминесцентную эволюцию во время плавления кристалла, показывая изменение интенсивности и цвета от зеленого до желтого», — говорит химик Мао Комура.
Материал представляет собой тип органического соединения, известного как гетероароматический дикетон, который команда назвала «SO» в честь серы и кислорода в его двух кольцах.
При первом воздействии ультрафиолетового света кристаллическое соединение SO светится слабым зеленым светом. Однако по мере продолжения воздействия он светится желтым цветом и медленно тает. Основываясь на тщательных наблюдениях за резкостью границы между состояниями, ясно, что нагрев не является причиной перехода.
Используя теоретические расчеты и различные методы исследования (включая рентгеноструктурный анализ и анализ термодинамических свойств), а также данные предыдущих исследований, команда определила, что дикетон SO фактически переключается из одной молекулярной формы («косая») в другую («плоскую форму»).
Дальнейшее понимание было получено из других подобных кристаллических соединений, которые либо не плавились, либо плавились, но не меняли цвет. Это говорит исследователям кое-что о молекулярных изменениях, которые происходят, когда эти кристаллы переходят из твердых тел в жидкие.
«Мы обнаружили, что изменения в люминесценции возникают в результате последовательных процессов разрыхления кристалла и конформационных изменений перед плавлением», — говорит химик Йосуке Тани из Университета Осаки.
В обратном направлении это показывает, что в молекулярном расположении этих материалов есть что-то особенное, что означает, что они будут плавиться и переключаться между фазами при воздействии определенных типов света.
И возможность управлять материалами с помощью света может быть очень полезной: это относительно доступно и просто, экологически безопасно и неинвазивно. Одним из примеров применения, предложенных исследователями, является обратимый клей, который можно модифицировать под воздействием света.
Что является ключом к прогрессу, описанному в этом исследовании, так это то, как дикетон SO изменил цвет, что дало исследователям жизненно важное представление о том, что происходило в мельчайших масштабах внутри кристаллического соединения.
«Эти визуальные индикаторы этапов процесса PCLT позволили нам продвинуться вперед в современном понимании плавления кристаллов на молекулярном уровне», — говорит Тани.
Обсудим?
Смотрите также:
