Почему одни кристаллы гнутся как пластик, а другие рассыпаются в порошок? Российские ученые нашли параметр, который ставит все на свои места без краш-тестов.
Органические кристаллы давно считаются одним из самых перспективных материалов для гибкой электроники, носимых датчиков и мягких роботов. Однако заранее определить, будет ли такой кристалл пластичным или хрупким, до сих пор было крайне сложно.
Исследователи из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН предложили новый критерий оценки — энергию скольжения молекулярных слоев. Работа показала, что именно этот параметр позволяет гораздо точнее прогнозировать механические свойства материала. Результаты опубликованы в журнале Crystal Growth & Design.
Когда слоистая структура не гарантирует гибкость
Ранее ученые считали, что гибкость органических кристаллов определяется главным образом их слоистой структурой: внутри слоев молекулы должны быть связаны прочно, а между слоями — слабо. Предполагалось, что благодаря этому слои могут легко смещаться друг относительно друга.
Однако эксперименты показали, что такой подход работает не всегда. Химики обнаруживали как хрупкие кристаллы с «правильной» слоистой структурой, так и гибкие материалы без явно выраженных слоев.
Чтобы разобраться в причине, исследователи изучили две формы пиразинамида — вещества, применяемого в терапии туберкулеза. Несмотря на одинаковый химический состав, одна форма оказалась пластичной, а другая — крайне ломкой.
Компьютерное моделирование и лабораторные эксперименты показали: решающую роль играет количество энергии, необходимой для смещения слоев относительно друг друга. У гибкой формы пиразинамида этот энергетический барьер оказался значительно ниже.
Источник: hi-tech.mail.ru