I cristalli sono fragili e anelastici? Una nuova classe di smart, materiali organici cristallini pieghevoli ha sfidato questa visione. Ora, gli scienziati hanno progettato una struttura cocristallina morbida molecolare che si piega e si torce in modo reversibile e senza disintegrazione quando stimolata dall'alta temperatura, forza meccanica, o sotto la luce UV. Questa qualità multifunzionale lo rende un valido candidato per l'elettronica molecolare avanzata e altri nuovi materiali, come riportato dagli autori sulla rivista Angewandte Chemie .

Le strutture di cristallo possono essere abbastanza elastiche. Questa nozione è emersa solo di recente, dopo i primi cristalli molecolari dinamici e adattativi sono stati segnalati dieci anni fa. I cristalli che possono piegarsi senza disintegrarsi sono materiali attraenti nella microrobotica, elettronica flessibile, e dispositivi ottici. Ora, un team di scienziati guidati da Naba Kamal Nath presso il National Institute of Technology, Meghalaya, India, e Panče Naumov alla New York University, Abu Dhabi, Gli Emirati Arabi Uniti hanno spinto un po' oltre i confini dei cristalli singoli. Hanno sviluppato un cristallo molle molecolare che si torce e si districa durante il riscaldamento e il raffreddamento, si piega in modo reversibile sotto la luce UV, e si deforma e si riforma rispondendo alla forza meccanica. Inoltre, le crepe nei cristalli si rimarginano da sole con il ciclo termico, hanno notato gli scienziati.

La cristallinità dei cristalli organici molecolari deriva dall'impaccamento degli strati molecolari. Questi strati sono tenuti in posizione da interazioni intermolecolari come il legame idrogeno, interazione idrofobica, o interazioni tra anelli aromatici. I cristalli preparati da Naumov e Nath contenevano due molecole diverse, probenecid, un composto farmacologico prescritto per aumentare l'escrezione di acido urico, e 4, 4'-azopiridina, un composto azo eteroaromatico che è noto per cambiare da una conformazione allungata a una più piegata quando irradiato dalla luce UV. I singoli cristalli formati da queste due molecole sono costituiti da strati 2-D impilati in una disposizione incrociata.

Il riscaldamento, così gli autori hanno trovato, ha provocato un cambiamento di fase in questa struttura, un leggero riarrangiamento che porta a diversi angoli di impaccamento. Il lungo, foglio fibroso di cristallo sottile ritorto. Ma non per sempre. Il raffreddamento ha riportato il suo ordine molecolare originale, e il lenzuolo si raddrizzò di nuovo. Inoltre, la piegatura meccanica era possibile senza crepe, e l'irradiazione con luce UV ha causato una rapida, piegatura reversibile.

Non solo il materiale aveva combinato tre funzionalità:torsione reversibile al riscaldamento, flessione elastica indotta da forza meccanica, e rapido, flessione reversibile sotto la luce UV, ma si è anche guarita da sola:gli autori hanno riferito che le spaccature e le piccole crepe sono scomparse quando il cristallo è stato spostato tra la temperatura ambiente e le temperature elevate.

Questi effetti costituiscono una notevole multifunzionalità del cristallo organico. È quindi raccomandato come un valido candidato per i semiconduttori allo stato solido di prossima generazione, elettronica flessibile, e altre tecnologie in cui si desidera una combinazione di proprietà meccaniche apparentemente contraddittorie.