Kryształy to – w dużym uproszczeniu – ciała podlegające procesowi krystalizacji, podczas którego dochodzi do zmiany ułożenia cząstek w fazie ciekłej lub gazowej z nieuporządkowanego w wysoce uporządkowaną. Większość znanych nam materiałów topi się pod wpływem ciepła, ale naukowcy z Uniwersytetu o Osace odkryli taki, w którym topnienie jest indukowane przez… światło ultrafioletowe (UV). Co więcej, dochodzi także do zmiany koloru i intensywności luminescencji. Materiał opisany w czasopiśmie Chemical Science jest pierwszym takim znanym nam kryształem.
Czytaj też: Nikt tak dużego jeszcze nie stworzył. Ten kryształ istnieje tylko w dwóch wymiarach
Kryształ, który topi się pod wpływem promieni UV – jak to w ogóle możliwe?
Naukowcy donoszą o odkryciu nowej klasy fotoreaktywnych związków krystalicznych, znanych jako heteroaromatyczne 1,2-diketony. Jeżeli napromieniujemy je światłem o określonej długości fali, dojdzie do zjawiska tzw. fotoindukowanego przejścia kryształu w stan ciekły (PCLT). To z kolei sprawia, że właściwości materiału zmieniają sią radykalnie, co może znaleźć zastosowanie np. w zależnych od światła klejach. Niestety, nie znamy zbyt wielu materiałów podatnych na PCLT, więc odkrycie kolejnego jest wielką niespodzianką.
Jeden z nowo odkrytych materiałów – diketon SO (od siarki i tlenu w dwóch pierścieniach) – wykazuje zmiany w luminescencji podczas procesu topnienia indukowanego promieniowaniem. Co to właściwie oznacza? Po wystawieniu na działanie promieni UV, diketon SO świeci słabym zielonym światłem, ale im ekspozycja jest dłuższa, tym barwa zmienia się na żółtą, podobnie zresztą jak stan skupienia. Obserwacje potwierdziły, że zmiany te nie są wywoływane przez ogrzewanie (ciepło).
Jest to pierwszy znany nam kryształ organiczny, który wykazuje ewolucję luminescencyjną podczas topnienia kryształu, wykazując zmiany intensywności i koloru, od zielonego do żółtego. dr Mao Komura z Uniwersytetu w Osace
Wykorzystując analizę rentgenowską pojedynczego kryształu, analizę właściwości termodynamicznych i obliczenia teoretyczne, uczeni wykazali, że to nieuporządkowana warstwa w krysztale jest kluczowym czynnikiem dla wystąpienia PCLT w nowych materiałach. Oczekuje się, że dalsze badania nad klasą tych kryształów przyczynią się do projektowania materiałów PCLT o różnych zastosowaniach, m.in. do fotolitografii, magazynowania energii cieplnej czy adhezji indukowanej światłem.