Crédit :Université du Queensland
Des chercheurs du Queensland ont montré que les monocristaux, généralement considéré comme fragile et inélastique, sont suffisamment flexibles pour être pliés à plusieurs reprises et même noués.
Des chercheurs de l'Université de technologie du Queensland (QUT) et de l'Université du Queensland (UQ) ont déterminé et mesuré le mécanisme structurel derrière l'élasticité des cristaux jusqu'au niveau atomique.
Leur travail, Publié dans Chimie de la nature , ouvre la porte à l'utilisation de cristaux flexibles dans des applications industrielles et technologiques.
La recherche a été dirigée par le professeur agrégé Jack Clegg de l'ARC Future Fellows à l'École de chimie et de biosciences moléculaires de l'UQ et le professeur agrégé John McMurtrie à la faculté des sciences et de génie de QUT.
Le professeur agrégé McMurtrie a déclaré que les résultats remettaient en question la pensée conventionnelle sur les structures cristallines.
"Les cristaux sont quelque chose avec lequel nous travaillons beaucoup - ils sont généralement cultivés en petits blocs, sont durs et cassants, et lorsqu'ils sont frappés ou pliés, ils se fissurent ou se brisent, " il a dit.
"Alors qu'il a déjà été observé que certains cristaux pouvaient se plier, il s'agit de la première étude à examiner le processus en détail.
"Nous avons constaté que les cristaux présentent des caractéristiques traditionnelles non seulement de la matière dure, mais matière molle comme le nylon."
Les chercheurs ont fait pousser des cristaux flexibles de la largeur d'une ligne de pêche et jusqu'à cinq centimètres de long à partir d'un composé métallique commun – l'acétylacétonate de cuivre (II). Ils ont cartographié les changements dans la structure à l'échelle atomique lorsque les cristaux étaient courbés à l'aide de mesures aux rayons X effectuées au synchrotron australien.
Cristaux de six autres composés structurellement apparentés, certains contenant du cuivre et d'autres métaux, ont également été testés et se sont avérés flexibles.
Le professeur agrégé Clegg a déclaré que les expériences ont montré que les cristaux peuvent être pliés à plusieurs reprises et revenir rapidement à leur forme d'origine sans aucun signe de rupture ou de fissuration lorsque la force qui les plie est supprimée.
"Sous tension, les molécules du cristal tournent et se réorganisent de manière réversible pour permettre la compression et l'expansion nécessaires à l'élasticité tout en maintenant l'intégrité de la structure cristalline, " il a dit.
« La capacité des cristaux à se plier de manière flexible a de nombreuses implications dans l'industrie et la technologie.
"La cristallinité est une propriété qui sous-tend une variété de technologies existantes, y compris les lasers et les semi-conducteurs qui sont utilisés dans presque tous les appareils électroniques, des lecteurs DVD aux téléphones portables et ordinateurs.
"Mais la dureté qui les rend adaptés aux composants industriels à haute résistance limite leur utilisation dans d'autres technologies. Des cristaux flexibles comme ceux-ci pourraient conduire à de nouveaux matériaux hybrides pour de nombreuses applications, des composants d'avions et d'engins spatiaux aux parties de capteurs de mouvement ou de pression et aux appareils électroniques.
Le professeur agrégé McMurtrie a déclaré que la méthode que les chercheurs ont développée pour mesurer les changements lors de la flexion pourrait également être utilisée pour explorer la flexibilité de tout autre cristal.
"C'est une perspective passionnante étant donné qu'il existe des millions de types différents de cristaux déjà connus et bien d'autres encore à découvrir, " il a dit.
"La courbure du cristal modifie ses propriétés optiques et magnétiques, et notre prochaine étape est d'explorer ces réponses optiques et magnétiques en vue d'identifier des applications dans les nouvelles technologies."