Ученые завязали кристалл в узел

Австралийские физики изучили изменения на атомном уровне, происходящие в эластичном монокристалле при сильном сгибании. Оказалось, что при сильном напряжении молекулы данного соединения могут обратимо вращаться. Статья с результатами опубликована в журнале Nature Chemistry.

Кристаллы считаются хрупкими и неэластичными, однако среди них есть соединения с другими свойствами. «Мы много работаем с кристаллами, которые обычно выращиваются в виде маленьких брусков, твердых и хрупких, которые раскалываются при ударе или сгибании, — говорит руководитель коллектива Джон Макмурти. — Ранее было показано, что некоторые кристаллы можно гнуть, но мы впервые в деталях изучили этот процесс, показав, что они обладают свойствами не только твердых тел, но и "мягких", таких как нейлон».

Авторы вырастили гибкие кристаллы ацетилацетоната меди (II) толщиной примерно с рыболовную леску и длиной около пяти сантиметров. Затем они изучили происходящие при сгибании изменения на атомарном масштабе при помощи рентгеноструктурного анализа. Выяснилось, что вещества можно многократно гнуть на небольшие промежутки времени, причем в них не появляется никаких признаков изломов.

«Под напряжением молекулы в кристалле обратимо вращаются и перестраиваются, позволяя происходить локальным растяжениям и сжатиям, необходимым для эластичности, при этом сохраняя целостность кристаллической структуры, — поясняет соавтор Джек Клегг. — Способность кристаллов изгибаться потенциально имеет множество применений в индустрии и технологиях, начиная от частей самолетов и космических аппаратов до датчиков давления и электронных устройств».

Разработанный авторами метод подходит для изучения любых кристаллов, что особенно интересно учитывая, что существуют миллионы уже известных кристаллических структур, а также множество тех, что ожидают обнаружения. Также сгибание меняет оптические и магнитные свойства веществ, и их исследованиям с целью найти применения в новых технологиях будут посвящены будущие работы коллектива.