Les chercheurs ont identifié un mécanisme qui déclenche des phénomènes de mémoire de forme dans les cristaux organiques utilisés dans l'électronique plastique. Les matériaux structurels à changement de forme sont fabriqués avec des alliages métalliques, mais la nouvelle génération d'électronique plastique imprimable économique est en passe de bénéficier de ce phénomène, trop. Science des matériaux à mémoire de forme et technologie de l'électronique plastique, lors de la fusion, pourrait ouvrir la porte aux avancées de l'électronique basse consommation, dispositifs électroniques médicaux et matériaux multifonctionnels à mémoire de forme.

Les résultats sont publiés dans la revue Communication Nature et confirment le phénomène de mémoire de forme dans deux matériaux semi-conducteurs organiques.

Des dispositifs tels que les stents extensibles qui ouvrent et débloquent les vaisseaux sanguins humains obstrués utilisent la technologie à mémoire de forme. Chaleur, signaux lumineux et électriques, ou les forces mécaniques transmettent des informations à travers les appareils en leur disant de se développer, Contrat, se plier et se retransformer dans leur forme d'origine - et peut le faire à plusieurs reprises, comme un serpent qui se serre pour avaler son dîner. Cet effet fonctionne bien avec les métaux, mais reste insaisissable dans les matériaux organiques synthétiques en raison de la complexité des molécules utilisées pour les créer.

"Le phénomène de mémoire de forme est commun dans la nature, mais nous ne sommes pas vraiment sûrs des règles de conception de la nature au niveau moléculaire, " a déclaré le professeur de génie chimique et biomoléculaire et co-auteur de l'étude, Ying Diao. « La nature utilise des composés organiques très différents des alliages métalliques utilisés dans les matériaux à mémoire de forme sur le marché aujourd'hui, " Diao a déclaré. "Dans les matériaux à mémoire de forme d'origine naturelle, les molécules se transforment en coopération, ce qui signifie qu'ils se déplacent tous ensemble pendant le changement de forme. Autrement, ces matériaux se briseraient et le changement de forme ne serait ni réversible ni ultrarapide."

La découverte du mécanisme de mémoire de forme dans la matière organique synthétique était assez fortuite, dit Diao. L'équipe a accidentellement créé de gros cristaux organiques et était curieuse de savoir comment ils se transformeraient avec la chaleur.

"Nous avons examiné les monocristaux au microscope et avons constaté que le processus de transformation est radicalement différent de ce à quoi nous nous attendions, " a déclaré l'étudiant diplômé et co-auteur Hyunjoong Chung. " Nous avons vu le mouvement concerté d'une couche entière de molécules balayant le cristal qui semble entraîner l'effet de mémoire de forme - quelque chose qui est rarement observé dans les cristaux organiques et est donc largement inexploré. "

Ce constat inattendu a conduit l'équipe à vouloir explorer la fusion entre la science des matériaux à mémoire de forme et le domaine de l'électronique organique, les chercheurs ont dit. "L'électronique d'aujourd'hui dépend des transistors pour s'allumer et s'éteindre, qui est un processus très énergivore, " Diao a dit. " Si nous pouvons utiliser l'effet de mémoire de forme dans les semi-conducteurs en plastique pour moduler les propriétés électroniques d'une manière coopérative, il nécessiterait un apport énergétique très faible, contribuer potentiellement aux progrès de l'électronique à faible consommation et plus efficace."

L'équipe utilise actuellement la chaleur pour démontrer l'effet de mémoire de forme, mais expérimentent avec des ondes lumineuses, champs électriques et force mécanique pour de futures démonstrations. Ils explorent également l'origine moléculaire du mécanisme de mémoire de forme en peaufinant la structure moléculaire de leurs matériaux. "Nous avons déjà découvert que changer un seul atome dans une molécule peut modifier considérablement le phénomène, " dit Chung.

Les chercheurs sont très enthousiasmés par l'aspect de la coopérativité moléculaire découvert avec cette recherche et son application potentielle au concept récent de machines moléculaires, lauréat du prix Nobel, dit Diao. "Ces molécules peuvent changer de conformation de manière coopérative au niveau moléculaire, et le petit changement de structure moléculaire est amplifié sur des millions de molécules pour déclencher un grand mouvement à l'échelle macroscopique."