En ce qui concerne la façon dont les scientifiques réagissent à leurs découvertes, "C'est intéressant" se situe quelque part entre "Eureka!" et "Euh-oh."

"Intéressant" est exactement ce que le Dr Jeremiah Gassensmith et son étudiant diplômé Madushani Dharmarwardana ont pensé lorsqu'ils ont remarqué un comportement inhabituel dans un échantillon de cristaux avec lesquels ils travaillaient dans le laboratoire de chimie de Gassensmith à l'Université du Texas à Dallas.

Dans le cadre de sa recherche doctorale, Dharmarwardana enquêtait sur la façon dont le matériel, d'une famille de matériaux semi-conducteurs organiques appelés naphtalène diimides, change de couleur de l'orange au jaune au fur et à mesure qu'il est chauffé.

"Nous regardions ce matériau comme un semi-conducteur thermochrome, " dit Gassensmith, professeur adjoint au Département de chimie et de biochimie de la Faculté des sciences naturelles et de mathématiques. "Ces types de matériaux semi-conducteurs changent de couleur lorsque la température change. Pensez aux canettes de bière qui changent de couleur lorsqu'elles sont froides ou aux bandes de thermomètre à changement de couleur que vous mettez sur votre front pour vérifier la fièvre."

Alors que Dharmarwardana chauffait les minuscules cristaux - les échantillons ne mesuraient qu'environ un huitième de pouce, ou quelques millimètres, en taille - elle a remarqué qu'ils bougeraient, ce qui était inattendu.

"Les cristaux se plieraient, bobine, fléchir ou sauter, ils feraient toutes sortes de choses, " Gassensmith a dit. " C'était… intéressant. "

Bien qu'un tel comportement thermosaillant - également connu sous le nom d'effet de cristal sautant - ait été observé dans d'autres types de cristaux, il n'avait pas été observé dans cette classe particulière de cristaux semi-conducteurs organiques, dit Gassensmith. Un tel comportement intéresse les chercheurs car il pourrait être exploité pour des applications telles que les micromachines, capteurs, ou de minuscules actionneurs pour dispositifs médicaux et muscles artificiels.

Dharmarwardana a mené une nouvelle série d'expériences dans lesquelles elle a collé une extrémité du cristal sur une lamelle de verre et a placé la lamelle sur une plaque chauffante.

"Alors que l'assiette se réchauffait, le cristal a toujours essayé de se plier à la chaleur, " dit-elle. " L'explication est que, une fois que le cristal atteint une certaine température, l'arrangement des molécules dans le cristal change. Ces changements se déplacent séquentiellement à travers le matériau, en commençant par la partie chaude qui est collée à la surface et en se propageant. Cela provoque le changement de forme du cristal."

"Nous voyons une expansion colossale de ces matériaux, près de 20 pour cent en taille, " Gassensmith a déclaré. "C'est l'un des pourcentages de variation les plus importants observés dans une matière organique."

Dans sa prochaine série d'expériences, Dharmarwardana a collé de minuscules billes d'acier inoxydable aux cristaux ancrés pour voir combien de poids les porte-à-faux en cristal pouvaient soulever lorsqu'ils étaient chauffés. Parce que les cristaux sont cassants, elle s'attendait à ce qu'ils se brisent sous la charge.

"Cela m'a étonné quand j'ai vu qu'il soulevait en fait la balle parce que le cristal est très petit par rapport au poids, qui était presque 100 fois plus lourd que le cristal, " Dharmarwardana a dit. " Quand j'ai conçu l'expérience, Je n'ai jamais pensé qu'il se soulèverait. Je pensais que ça briserait le cristal."

La charge maximale levée avec un porte-à-faux en cristal de 3,5 millimètres de long était d'environ 4 milligrammes, à une hauteur de 0,24 millimètre.

Pendant que le cristal refroidissait, il s'abaissa et redevint droit. Alors que le réchauffage du matériau n'a pas entraîné un autre changement de forme, le matériau a continué à changer de couleur avec des changements de température répétés.

"Ce n'est pas une transformation réversible, " Gassensmith a dit. " En gros, le cristal commence chargé de l'énergie potentielle pour changer de forme et effectuer le mouvement, mais il conserve cette énergie jusqu'à ce que le matériau atteigne une température de transition de phase. À ce moment, le cristal veut libérer cette énergie. S'il n'est lié à rien, le cristal va juste éclater ou s'enrouler, mais en le fixant à une extrémité, nous pouvons diriger la façon dont cette énergie est libérée.

"C'est toujours un monocristal, mais ses molécules sont maintenant dans un arrangement d'emballage différent qui a une énergie plus faible."

Gassensmith a déclaré que la prochaine étape consiste à approfondir les différentes variations du matériau, y compris si le comportement à la flexion des matériaux peut être incorporé dans des capteurs de changement de couleur ou agir comme un disjoncteur mécanique à l'intérieur de l'électronique organique.

"Il sera intéressant de voir si nous pouvons induire un curling dans ces cristaux par voie électronique, " dit-il. " En principe, nous devrions pouvoir appliquer un courant électrique pour soulever des choses, au lieu d'utiliser un tas de radiateurs."