В то время как многие материалы плавятся при нагревании, исследователи из Японии недавно обнаружили новый материал, в котором плавление может быть вызвано ультрафиолетовым светом, а не теплом.

 Еще более интригующим является то, что этот материал демонстрирует изменения своих люминесцентных свойств при плавлении. Этот материал является первым органическим кристаллическим материалом, в котором было обнаружено изменение цвета и интенсивности люминесценции при плавлении, индуцированном ультрафиолетовым светом.

Исследователи из Университета Осаки сообщили об открытии этого нового класса светочувствительных кристаллических соединений, «гетероароматических 1,2-дикетонов», в журнале « Chemical Science » 20 апреля, индуцированный переход кристалл-жидкость (PCLT).

Это явление может резко изменить свойства материала и делает возможным широкий спектр применений, например, фоточувствительные обратимые клеи, которыми можно управлять с помощью света. 

Было показано, что немногие материалы обладают этим свойством плавления кристаллов; следовательно, открытие нового класса материалов PCLT является большим шагом вперед в этой области. Характеризуя свой недавно открытый класс материалов PCLT, исследователи обнаружили, что один член этого класса, дикетон SO, демонстрирует изменения люминесценции в процессе плавления, вызванного облучением.

 «Это первый известный нам органический кристалл, который демонстрирует люминесцентную эволюцию во время плавления кристалла, показывая изменение интенсивности и цвета от зеленого до желтого», — говорит ведущий автор Мао Комура.    

Эти изменения в люминесценции, т.е. изменения в способе поглощения и излучения света материалом, указывали на то, что SO претерпевает изменения формы на молекулярном уровне во время процесса PCLT.

 Опираясь на прошлые исследования люминесцентных молекул, исследовательская группа поняла, что они могут дополнительно изучить эти изменения на молекулярном уровне, лежащие в основе PCLT, чтобы лучше понять явление плавления кристаллов.

«Мы обнаружили, что изменения в люминесценции возникают в результате последовательных процессов разрыхления кристалла и конформационных изменений перед плавлением», — объясняет старший автор Йосуке Тани. «Эти визуальные индикаторы этапов процесса PCLT позволили нам улучшить текущее понимание плавления кристаллов на молекулярном уровне».

Применяя рентгеновский анализ монокристалла, анализ термодинамических свойств и теоретические расчеты для изучения механизмов, управляющих поведением этого нового материала PCLT, исследователи продемонстрировали, что неупорядоченный слой в кристалле является ключевым фактором для PCLT в этом классе материалов

Это открытие нового материала PCLT, наряду с его характеристиками, дает фундаментальное представление о механизме плавления кристаллов и открывает большие возможности для разработки материалов PCLT для различных пприменений, включая фотолитографию, накопление тепловой энергии и светоиндуцированную адгезию.

Дополнительная информация: Мао Комура и др., Фотоиндуцированное плавление кристаллов с эволюцией люминесценции на основе конформационной изомеризации, Chemical Science (2023).