Los investigadores han identificado un mecanismo que desencadena fenómenos de memoria de forma en cristales orgánicos utilizados en electrónica plástica. Los materiales estructurales que cambian de forma están hechos con aleaciones metálicas, pero la nueva generación de electrónica de plástico imprimible económica está preparada para beneficiarse de este fenómeno, también. Ciencia de materiales con memoria de forma y tecnología de electrónica plástica, cuando se fusiona, podría abrir la puerta a los avances en la electrónica de baja potencia, dispositivos electrónicos médicos y materiales multifuncionales con memoria de forma.

Los hallazgos se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza y confirmar el fenómeno de la memoria de forma en dos materiales semiconductores orgánicos.

Los dispositivos como los stents expandibles que abren y desbloquean los vasos sanguíneos humanos obstruidos utilizan tecnología de memoria de forma. Calor, señales luminosas y eléctricas, o las fuerzas mecánicas pasan información a través de los dispositivos diciéndoles que se expandan, contrato, doblarse y transformarse de nuevo en su forma original, y puede hacerlo repetidamente, como una serpiente que se contrae para tragar su comida. Este efecto funciona bien con metales, pero sigue siendo difícil de alcanzar en los materiales orgánicos sintéticos debido a la complejidad de las moléculas utilizadas para crearlos.

"El fenómeno de la memoria de forma es común en la naturaleza, pero no estamos realmente seguros de las reglas de diseño de la naturaleza a nivel molecular, "dijo el profesor de ingeniería química y biomolecular y coautor del estudio, Ying Diao. "La naturaleza utiliza compuestos orgánicos que son muy diferentes de las aleaciones metálicas que se utilizan en los materiales con memoria de forma en el mercado actual, "Dijo Diao." En materiales con memoria de forma naturales, las moléculas se transforman cooperativamente, lo que significa que todos se mueven juntos durante el cambio de forma. De lo contrario, estos materiales se romperían y el cambio de forma no sería reversible ni ultrarrápido ".

El descubrimiento del mecanismo de memoria de forma en material orgánico sintético fue bastante fortuito, Dijo Diao. El equipo creó accidentalmente grandes cristales orgánicos y tenía curiosidad por saber cómo se transformarían con el calor.

"Observamos los monocristales bajo un microscopio y descubrimos que el proceso de transformación es dramáticamente diferente de lo que esperábamos, ", dijo el estudiante graduado y coautor Hyunjoong Chung." Vimos el movimiento concertado de una capa completa de moléculas que atraviesan el cristal y que parecen impulsar el efecto de memoria de forma, algo que rara vez se observa en los cristales orgánicos y, por lo tanto, está en gran parte inexplorado. "

Esta observación inesperada llevó al equipo a querer explorar la fusión entre la ciencia de los materiales con memoria de forma y el campo de la electrónica orgánica. dijeron los investigadores. "La electrónica actual depende de los transistores para encenderse y apagarse, que es un proceso que consume mucha energía, "Dijo Diao." Si podemos usar el efecto de memoria de forma en semiconductores de plástico para modular las propiedades electrónicas de manera cooperativa, requeriría un aporte de energía muy bajo, contribuyendo potencialmente a los avances en la electrónica de bajo consumo y más eficiente ".

El equipo está utilizando actualmente calor para demostrar el efecto de memoria de forma, pero están experimentando con ondas de luz, campos eléctricos y fuerza mecánica para futuras demostraciones. También están explorando el origen molecular del mecanismo de memoria de forma ajustando la estructura molecular de sus materiales. "Ya hemos descubierto que cambiar solo un átomo en una molécula puede alterar significativamente el fenómeno, "Dijo Chung.

Los investigadores están muy entusiasmados con el aspecto de la cooperatividad molecular descubierto con esta investigación y su posible aplicación al concepto reciente ganador del Premio Nobel de máquinas moleculares. Dijo Diao. "Estas moléculas pueden cambiar de forma cooperativa a nivel molecular, y el pequeño cambio de estructura molecular se amplifica en millones de moléculas para activar un gran movimiento a escala macroscópica ".