Schéma montrant la structure cristalline non stratifiée du coronène synthétique (à gauche) et la structure stratifiée de la karpatite naturelle (à droite). Les deux structures ont été déterminées par cristallographie aux rayons X (au centre) et par microscopie électronique. Crédit :Université de Bristol
Un mystère vieux de plusieurs décennies expliquant pourquoi un cristal organique naturel émet une fluorescence bleue sous la lumière ultraviolette, pourtant, lorsqu'il est cultivé dans des conditions de laboratoire, il émet une fluorescence d'un vert intense, a été résolu par des scientifiques de l'Université de Bristol.
La couleur des cristaux est fonction de leur structure atomique. Dans le cas des cristaux organiques, ce sont les relations spatiales entre les molécules qui déterminent la couleur, donc les mêmes molécules dans le même arrangement devraient produire des cristaux de la même couleur, indépendamment de leur origine géologique ou synthétique.
Il existe un cristal organique naturel connu sous le nom de karpatite qui est apprécié pour sa belle fluorescence bleue sous un éclairage ultraviolet.
Cependant, lorsqu'il est cultivé dans des conditions de laboratoire, les cristaux sont fluorescents avec une couleur verte intense.
Depuis 20 ans, on pense que cette différence est due aux impuretés chimiques présentes dans le matériel cultivé en laboratoire.
En utilisant la microscopie électronique couplée à la spectroscopie de fluorescence et à la diffraction des rayons X, Dr Simon Hall, Jason Potticary du Bristol Center for Functional Nanomaterials CDT et Torsten Jensen du Center for Doctoral Training in Condensed Matter Physics de la School of Chemistry ont découvert que cette disparité est plutôt due à des différences dans la structure des cristaux à l'échelle nanométrique.
Leurs résultats montrent que dans la nature, la karpatite a une nanotexture qui n'est pas présente dans les cristaux synthétiques, qui permet différentes voies photoniques et donc un bleu, plutôt que la couleur verte tout en subissant la fluorescence.
Le Dr Hall a déclaré :« Comme cette étude prouve que le changement de couleur des cristaux organiques peut être un phénomène morphologique à l'état solide, nous pensons que notre méthode interrogative peut être appliquée à de nombreux autres systèmes cristallins organiques pour potentiellement découvrir des voies de transfert de charge exotiques dans les semi-conducteurs, transistors à effet de champ et supraconducteurs organiques."
