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        新的結(jié)構(gòu)相變可以拓寬光響應(yīng)固體的適用性
        
			
        
				2019-07-23 08:37:45
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        來自東京早稻田大學和Rigaku公司的一組科學家發(fā)現(xiàn)了一種新型的有機晶體結(jié)構(gòu)相變，稱為光觸發(fā)相變。早稻田和納米生命創(chuàng)新研究組織的客座教授，該研究的主要作者Hideko Koshima說：“相變機制被廣泛用于記憶，開關(guān)和驅(qū)動材料，我們相信這一新發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)型對基礎(chǔ)科學和應(yīng)用領(lǐng)域都有潛力。“
        

        新的結(jié)構(gòu)相變可以拓寬光響應(yīng)固體的適用性
        

        受外部刺激如溫度，壓力，電磁場和光的誘導，結(jié)構(gòu)相變是一種改變固態(tài)材料的物理性質(zhì)和功能的現(xiàn)象。例如，形狀記憶合金，其在機器人以及汽車，航空和生物醫(yī)學工業(yè)中的應(yīng)用，由于馬氏體轉(zhuǎn)變而在加熱時恢復(fù)其形狀。近年來，有機晶體因其柔軟性和重量輕而被認為是下一代致動器的材料。
        

        在這項研究之前，該團隊報告了一種機械晶體，該晶體在暴露于光線下會彎曲，以及一種在加熱和冷卻時“行走和滾動”的機器人晶體。這些晶體的驅(qū)動可分別通過稱為光致異構(gòu)化的光致變色反應(yīng)和結(jié)構(gòu)相變來解釋。為了使這種晶體的運動多樣化，科學家一直在尋找具有這兩種現(xiàn)象的有機晶體。
        

        找到這樣的晶體并非易事，需要反復(fù)試驗。然而，當團隊研究光致變色手性亞水楊基胺晶體時，他們不僅發(fā)現(xiàn)它既有現(xiàn)象，又發(fā)現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)相變。“我們不小心偶然發(fā)現(xiàn)光致變色手性亞水楊胺晶體的光觸發(fā)相變，其表現(xiàn)出加熱和冷卻時可逆的熱相變，”Koshima教授解釋說。“當在-50℃，溫度低于其熱轉(zhuǎn)變溫度(40℃)的紫外線照射該晶體時，我們從X射線晶體學分析發(fā)現(xiàn)，晶體經(jīng)歷與熱相變相同的轉(zhuǎn)變。 “。
        

        該團隊還了解到光觸發(fā)相變是由于光致異構(gòu)化產(chǎn)生的分子應(yīng)變而發(fā)生的，而Koshima補充說，光觸發(fā)相變與光誘導相變不同，后者已出現(xiàn)在其他出版物中。“由于光致相變導致的晶相僅通過光照射出現(xiàn)，其在毫微微或皮秒內(nèi)改變晶體的電學和/或磁性。在光觸發(fā)相變中，由光觸發(fā)的晶相與通過加熱誘導的熱相變相同，但在分子構(gòu)象方面是獨特的，“她說。
        

        由于光觸發(fā)引起的光觸發(fā)相變并且不需要加熱和冷卻來發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，因此該團隊的研究結(jié)果可能“導致一種新的策略，以擴大光響應(yīng)固體的適用性”，并有助于研究開發(fā)下一代傳感器，開關(guān)，存儲器和執(zhí)行器，實現(xiàn)光線的遠程控制和/或本地操作。
        

        該團隊現(xiàn)在正計劃測量和定量評估由光致異構(gòu)化引起的晶體應(yīng)變的大小，系統(tǒng)地研究是否使用材料信息學在其他晶體中發(fā)生光觸發(fā)相變，并闡明其條件。
        
			

			
          
        
			
        
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