Chercheurs à l'Institut des sciences industrielles, partie de l'Université de Tokyo, et l'Université de la ville de Yokohama ont introduit de nouveaux cristaux organiques à changement de couleur qui reprennent spontanément leur forme et leur teinte d'origine après avoir été stressés, une propriété qu'ils appellent superélastochromisme. Ces matériaux peuvent être utilisés pour fabriquer des capteurs de forces de cisaillement afin de surveiller les emplacements susceptibles d'être endommagés.

La possibilité de visualiser les forces peut être très utile dans de nombreuses industries, fabrication et expédition particulièrement lourdes. Par exemple, un matériau à changement de couleur qui montre où les poutres sont sollicitées serait idéal pour les entreprises de construction. Cependant, de tels dispositifs fonctionnent souvent une fois et doivent être remplacés après avoir été étirés. Des matériaux qui rebondissent après avoir été étirés ou pressés, comme une balle en caoutchouc, sont appelés élastiques. Mais même ces objets peuvent subir un changement de forme permanent lorsqu'ils sont trop sollicités, dans un processus appelé déformation plastique.

Maintenant, une équipe a introduit un nouveau matériau organique qui change la couleur de sa fluorescence émise du vert au rouge sous contrainte mécanique, et rebondit à sa configuration d'origine lorsque cette contrainte est supprimée.

"Nous avons appelé cette propriété 'superélastochromisme' parce que les changements de couleur sont dus à complètement réversibles, c'est-à-dire élastique :modifications de la disposition des molécules dans le matériau, " dit le premier auteur Toshiki Mutai.

A base de 7-chloro-2-(2'-hydroxyphényl)imidazo[1, 2-a]pyridine (7Cl), les cristaux sont constitués de molécules pouvant exister sous deux configurations distinctes. Dans les deux états, un atome d'hydrogène est lié de manière covalente à un atome d'oxygène, et seulement faiblement attiré par un atome d'azote voisin.

Lorsque le matériau est comprimé ou plié, l'arrangement moléculaire passe à l'autre configuration. Cette transition de phase contrôlée mécaniquement modifie les longueurs d'onde de la lumière que la molécule émettra sous forme de fluorescence lorsqu'elle est excitée par une source de lumière UV externe. Le changement est clairement apparent à l'œil nu comme un changement de couleur du vert néon à l'orange rougeâtre.

"Les changements chromatiques des capteurs sont hautement souhaitables, parce qu'ils sont facilement vus et interprétés par les gens, " dit l'auteur principal Satoshi Takamizawa. " Si des mesures plus précises sont nécessaires, la spectroscopie peut être utilisée pour quantifier la quantité de stress."

Ce travail peut aider à conduire à une large gamme de capteurs de matériaux "intelligents". Par exemple, l'un pourrait être utilisé pour déterminer le moment où la contrainte mécanique est appliquée ou supprimée.