Ricercatori dell'Istituto di Scienze Industriali, parte dell'Università di Tokyo, e la Yokohama City University hanno introdotto nuovi cristalli organici che cambiano colore che ritornano spontaneamente alla loro forma e tonalità originali dopo essere stati stressati, una proprietà che chiamano superelastocromismo. Questi materiali possono essere utilizzati per realizzare sensori per le forze di taglio per monitorare posizioni suscettibili di danni.

La capacità di visualizzare le forze può essere molto utile in molti settori, fabbricazione e spedizione particolarmente pesanti. Per esempio, un materiale che cambia colore che mostri dove vengono sollecitate le travi sarebbe ottimo per le società di costruzioni. Però, tali dispositivi spesso funzionano una volta e devono essere sostituiti dopo essere stati allungati. Materiali che rimbalzano dopo essere stati allungati o schiacciati, come una palla di gomma, sono detti elastici. Ma anche questi oggetti possono subire un cambiamento permanente di forma se sollecitati troppo, in un processo chiamato deformazione plastica.

Ora, un team ha introdotto un nuovo materiale organico che cambia il colore della sua fluorescenza emessa da verde a rosso sotto stress meccanico, e torna alla sua configurazione originale quando questo stress viene rimosso.

"Abbiamo chiamato questa proprietà 'superelastocromismo' perché i cambiamenti di colore sono dovuti a completamente reversibili, cioè, elastico:modifiche alla disposizione delle molecole nel materiale, " dice il primo autore Toshiki Mutai.

A base di 7-cloro-2-(2'-idrossifenil)imidazo[1, 2-a]piridina (7Cl), i cristalli sono costituiti da molecole che possono esistere in due configurazioni distinte. In entrambi gli stati, un atomo di idrogeno è legato covalentemente a un atomo di ossigeno, e solo debolmente attratto da un vicino atomo di azoto.

Quando il materiale viene schiacciato o piegato, la disposizione molecolare passa all'altra configurazione. Questa transizione di fase controllata meccanicamente altera le lunghezze d'onda della luce che la molecola emetterà come fluorescenza quando eccitata da una sorgente di luce UV esterna. Il cambiamento è chiaramente evidente a occhio nudo come un cambiamento di colore dal verde neon all'arancione rossastro.

"I cambiamenti cromatici nei sensori sono altamente desiderabili, perché sono facilmente visibili e interpretabili dalle persone, ", afferma l'autore senior Satoshi Takamizawa. "Se sono necessarie misurazioni più precise, la spettroscopia può essere utilizzata per quantificare la quantità di stress".

Questo lavoro può aiutare a portare a un'ampia gamma di sensori di materiale "intelligenti". Per esempio, uno potrebbe essere utilizzato per determinare il momento in cui lo stress meccanico viene applicato o rimosso.