L'aggiunta di fotoacido a un tipo speciale di cristallo polimerico fuso consente una conduttività protonica migliore e commutabile. Questo potrebbe portare a nuovi materiali per la memoria, tecnologie dei supercondensatori e dei transistor.

I ricercatori dell'Istituto per le scienze integrate dei materiali cellulari (iCeMS) in Giappone hanno dimostrato un comportamento di commutazione on/off in un cristallo polimerico di coordinazione.

I cristalli polimerici di coordinazione sono materiali ibridi inorganici e organici. Sono noti per la loro diversità strutturale e funzionale e la loro capacità di condurre protoni.

La conduzione protonica è una forma di conduzione elettrica in cui gli ioni di idrogeno positivi (H+) portano la carica invece degli elettroni. Svolge un ruolo chiave nell'alimentare la fotosintesi nelle piante e potrebbe essere utilizzato per sviluppare celle a combustibile migliori.

Un team di ricercatori guidati da Satoshi Horike e Susumu Kitagawa ha sintetizzato un polimero di coordinazione (CP) facendo reagire l'ossido di zinco, acido fosforico e imidazolo in alcool etilico a temperatura ambiente. Il CP è stato quindi fuso ed è stato aggiunto acido triflico. La miscela risultante è stata quindi raffreddata e ricristallizzata. Questo "drogaggio acido" del CP ha notevolmente migliorato la sua conduttività protonica.

Il team ha sciolto nuovamente il CP originale e ha aggiunto invece la piranina "fotoacido". I fotoacidi sono molecole che diventano più acide all'assorbimento della luce. Dopo aver raffreddato il materiale, la sua forma ora ricristallizzata è stata esposta alla luce e la sua conduttività protonica è migliorata. Quando la luce è stata spenta, la sua conduttività è diminuita ed è tornata al suo stato originale. Questa modifica può essere attivata e disattivata nel corso di diversi cicli consecutivi di esposizione alla luce.

Il drogaggio acido del CP ha portato a un cambiamento strutturale minimo con un miglioramento complessivo della conduttività protonica. Il drogaggio del CP con fotoacido ha fornito ai ricercatori il controllo esterno su richiesta della corrente ionica nel materiale.

"Questa è la prima dimostrazione dell'utilizzo dello stato di fusione per la funzionalizzazione di CP, "concludono i ricercatori nel loro studio pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie . La loro strategia di drogaggio della fusione potrebbe essere potenzialmente estesa per sintetizzare una nuova classe di solidi conduttori di protoni che possono essere utilizzati nelle tecnologie di memoria non volatile, transistor a base di ioni, e circuiti di corrente ionici/elettrici indotti dalla luce.

L'Istituto per le scienze cellulari integrate (iCeMS) presso l'Università di Kyoto in Giappone mira a promuovere l'integrazione delle scienze cellulari e dei materiali, entrambi i campi tradizionalmente forti all'università, in un ambiente di ricerca globale unico e innovativo. iCeMS unisce le bioscienze, chimica, scienza e fisica dei materiali per creare materiali per il controllo cellulare mesoscopico e materiali ispirati alle cellule. Tali sviluppi promettono progressi significativi in ​​medicina, studi farmaceutici, l'ambiente e l'industria.