Un equipo de científicos de la Universidad de Waseda en Tokio y la Corporación Rigaku ha descubierto un nuevo tipo de transición de fase estructural de cristal orgánico llamado transición de fase foto-activada. Hideko Koshima, profesor invitado en la Organización de Investigación de Waseda para Nano &Life Innovation y autor principal del estudio, dice, "Los mecanismos de transición de fase se utilizan ampliamente en la memoria, cambiar, y materiales de actuación, y creemos que este descubrimiento de una nueva fase de transición tiene potencial tanto para la ciencia básica como para los campos de aplicación ".
Su estudio fue publicado en Química de las comunicaciones el 20 de febrero 2019.
Inducido por estímulos externos como la temperatura, presión, campos electromagnéticos y luz, una transición de fase estructural es un fenómeno que cambia las propiedades físicas y funciones de los materiales en estado sólido. Por ejemplo, aleaciones con memoria de forma, que tienen aplicaciones en robótica y en automoción, industrias aeroespacial y biomédica, recuperan su forma al calentar debido a las transiciones martensíticas. En años recientes, Los cristales orgánicos han sido considerados candidatos como materiales para actuadores de próxima generación debido a su suavidad y peso ligero.
Antes de este estudio, el equipo informó sobre un cristal mecánico que se dobla con la exposición a la luz, así como un cristal robótico que "camina y rueda" cuando se calienta y se enfría. La actuación de estos cristales puede explicarse respectivamente por una reacción fotocrómica, conocido como fotoisomerización, y transición de fase estructural. Para diversificar los movimientos de tales cristales, Los científicos han estado buscando cristales orgánicos que exhiban ambos fenómenos.
Encontrar tales cristales no es tarea fácil, requiriendo ensayo y error. Sin embargo, cuando el equipo estaba estudiando el cristal de salicilidenamina quiral fotocromático, no solo encontraron que exhibe ambos fenómenos, pero también descubrió la nueva fase de transición estructural. "Nos topamos accidentalmente con la transición de fase foto-activada del cristal de salicilideneamina quiral fotocromática, que exhibe una transición de fase térmica que es reversible al calentar y enfriar, "explica el profesor Koshima." Al irradiar este cristal con luz ultravioleta a -50 grados C, una temperatura inferior a su temperatura de transición térmica (40 grados C), A partir de un análisis cristalográfico de rayos X, descubrimos que el cristal sufre una transformación idéntica a la de una transición de fase térmica ".
El equipo también descubrió que la transición de fase foto-activada se produce debido a la tensión de las moléculas producidas por la fotoisomerización. y Koshima agrega que la transición de fase foto-activada difiere de una transición de fase fotoinducida, que ha aparecido en otras publicaciones. "La fase cristalina debido a la transición de fase fotoinducida aparece solo por irradiación de luz, que cambia las propiedades eléctricas y / o magnéticas de los cristales en femto o picosegundos. En la transición de fase activada por foto, la fase cristalina activada por la luz es idéntica a la de la transición de fase térmica, inducida por calentamiento, pero único con respecto a su conformación molecular, " ella dice.
Debido a que la transición de fase foto-activada es inducida por irradiación de luz y no requiere calentamiento ni enfriamiento para que ocurra la transición de fase estructural, Los hallazgos del equipo pueden 'conducir a una nueva estrategia para ampliar la aplicabilidad de sólidos fotosensibles' y contribuir a la investigación y el desarrollo de sensores de próxima generación, traspuesta, memoria, y actuadores que permiten el control remoto y / o el funcionamiento local mediante luz.
El equipo ahora planea medir y evaluar cuantitativamente la magnitud de la tensión del cristal causada por la fotoisomerización. investigar sistemáticamente si la transición de fase foto-activada ocurre en otros cristales utilizando la informática de materiales, y aclarar sus condiciones.
