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科学家设计出新型智能可扭曲、弯曲和愈合的有机晶体多功能材料

文章来源：未知更新时间：2018-06-25 09:35:22

所有的晶体特性都是脆性和非弹性的吗？一种新型的智能可弯曲的晶体有机材料对这一观点提出了挑战。现在，科学家们已经设计出了一种分子软共晶结构材料，这种材料在高温、机械力或紫外光的刺激下可以进行可逆地弯曲和扭曲而不会分裂。正如作者在Angewandte Chemie杂志上报道的那样，这种多功能性质使其成为先进分子电子学和其他新材料的候选材料。

晶体结构可以很有弹性。这个概念是在十年前第一个动态和适应性分子晶体被报道后才出现的。能够弯曲而不分裂的晶体材料在微机器人、柔性电子器件和光学设备中都十分有吸引力。现在，由印度Meghalaya国家技术研究院的Naba Kamal Nath和阿拉伯联合酋长国阿布扎比纽约大学的Pan?e Naumov领导的一个科学家小组将单晶的界限推向了一个更高的位置。他们开发了一种分子软晶体，它分别在加热和冷却时扭曲和解开，在紫外线下进行可逆地弯曲，并在机械力的作用下发生变形和改变。此外，科学家指出，晶体中的裂纹可以通过热循环自行愈合。

分子有机晶体的结晶性来源于分子层的堆积。这些层是通过分子间的相互作用(如氢键、疏水作用或芳香环间的相互作用)保持在适当位置的。Naumov和Nath制备的晶体含有两种不同的分子，一种是用于增加尿酸排泄的药物化合物丙磺舒，另一种是4,4'-氮杂吡啶，它是一种杂芳族偶氮化合物，当用紫外光照射时会从伸长状态变为更加弯曲的构象。由这两种分子形成的单晶体由层叠的二维层组成，呈纵横排列。

作者发现，加热使这种结构发生了相变，轻微的重排形成了不同的堆积角。长而薄的结晶纤维片扭曲，但不是永久的，冷却会使其恢复原来的分子顺序，使板材再次变直。此外，机械弯曲可能不会造成其开裂，并且在紫外光照射下会引起快速、可逆的弯曲。

该材料不仅结合了加热可逆扭曲、机械力引起的弹性弯曲和紫外光作用下的快速、可逆弯曲三种功能，而且还能自行愈合。作者报道，当晶体在室温和高温之间循环时，裂缝和小裂纹会消失。

这些效应意味着有机晶体有着显著的多功能性。因此，它被认为是用于下一代固态半导体、柔性电子学和其它技术中的有用材料，人们希望同时实现看似矛盾的力学性能。

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