Результаты изданы в журнале Nature Communications и подтверждают явление памяти формы в двух органических полупроводниковых материалах.Устройства как растяжимые стенты, которые открывают и открывают забитые человеческие кровеносные сосуды, используют технологию памяти формы. Тепло, световые и электрические сигналы, или механическая информация о проходе сил через устройства, говоря им расшириться, сокращается, сгибается и превращается назад в их оригинальную форму – и может делать так неоднократно, как сжатие змеи, чтобы глотать его ужин. Этот эффект работает хорошо с металлами, но остается неуловимым в синтетических органических материалах из-за сложности молекул, используемых, чтобы создать их.
«Явление памяти формы распространено по своей природе, но мы не действительно уверены в правилах дизайна природы на молекулярном уровне», сказали преподаватель относительно химической и биомолекулярной разработки и соавтор исследования, Ин Дяо. «Природа использует органические соединения, которые очень отличаются от металлических сплавов, используемых в материалах памяти формы по рынку сегодня», сказал Дяо. «В естественных материалах памяти формы молекулы преобразовывают совместно, означая, что они все двигаются вместе во время изменения формы. Иначе эти материалы разрушились бы, и изменение формы не будет обратимым и сверхбыстрым».Открытие механизма памяти формы в синтетическом органическом материале было довольно случайно, сказал Дяо.
Команда случайно создала большие органические кристаллы и была любопытна узнать, как они преобразуют данное тепло.«Мы посмотрели на единственные кристаллы под микроскопом и нашли, что процесс преобразования существенно отличается, чем мы ожидали», сказали аспирант и соавтор Хюнджунг Чанг. «Мы видели организованное движение целого слоя молекул, несущихся через кристалл, которые, кажется, стимулируют эффект памяти формы – что-то, что редко наблюдается в органических кристаллах и поэтому в основном неизведанно».Это неожиданное наблюдение принудило команду хотеть исследовать слияние между материаловедением памяти формы и областью органической электроники, сказали исследователи. «Сегодняшняя электроника зависит от транзисторов, чтобы включить и выключить, который является очень энергоемким процессом», сказал Дяо. «Если бы мы можем использовать эффект памяти формы в пластмассовых полупроводниках, чтобы смодулировать электронные свойства совместным способом, он потребовал бы очень низкого энергетического входа, потенциально способствуя продвижениям в малой мощности и более эффективной электронике».
Команда в настоящее время использует тепло, чтобы продемонстрировать эффект памяти формы, но экспериментирует со световыми волнами, электрическими областями и механической силой для будущих демонстраций. Они также исследуют молекулярное происхождение механизма памяти формы, щипая молекулярную структуру их материалов. «Мы уже нашли, что изменение всего одного атома в молекуле может значительно изменить явление», сказал Чанг.Исследователи очень взволнованы по поводу молекулярного аспекта кооперативности, обнаруженного с этим исследованием и его возможным применением к недавнему получившему Нобелевскую премию понятию молекулярных машин, сказал Дяо. «Эти молекулы могут изменить структуру совместно на молекулярном уровне, и небольшое молекулярное изменение структуры усилено более чем миллионы молекул, чтобы привести в действие большое движение в макроскопическом масштабе».
Группа Дяо сотрудничала с преподавателем Ивом Жеерцем, Брюссельского свободного университета, Бельгия, и преподавателей Дэвида Белджонна и Джерома Корнила, Университета Монса, Бельгия.Университет Иллинойса, бельгийский Национальный Фонд для Научного исследования, Фонд Винера-Анспаха, Leverhulme Trust и Isaac Newton Trust поддержали это исследование.