Многие вещества переходят в жидкое фазовое состояние под воздействием определенной температуры, превышающей их температуру плавления. Такой способностью обладают даже некоторые кристаллы, и в этом нет ничего удивительного. Но знали ли вы, что существуют вещества, которые начинают плавиться и становятся жидкими под воздействием света? Именно такое свойство обнаружили японские ученые в одном органическом кристалле. Речь идет о соединении, известном как гетероароматический дикетон. Ученые дали ему название “дикетон SO” в честь серы и кислорода, которые содержатся в его составе. При воздействии света этот кристалл начинает светиться зеленым, а затем желтым светом, и при этом начинает таять словно лед. Правда, такие изменения с ним происходят не при любом свете, а только ультрафиолетовом. В настоящее время это единственный известный кристалл, который обладает такими свойствами.

Ученые обнаружили кристалл, который меняет цвет и плавится под воздействием ультрафиолета

Плавление кристалла светом — как это происходит

Гетероароматический дикетон — не первое вещество, которое плавится под воздействием света, переходя из кристаллического состояния в жидкое. Это явление известно ученым давно, и оно называется фотоиндуцированным переходом из кристалла в жидкость (PCLT). Поэтому кристаллы, которые плавятся под воздействием света, принято называть “материалами PCLT”.

Однако данный кристалл по мере плавления претерпевает ряд изменений, касающихся люминесценции. Это говорит о том, что изменения вещества происходят на молекулярном уровне, в результате которых материал изменяет свою способность поглощать и излучать свет.

Кристалл начинает плавиться в тот момент, когда его свет становится желтым

При первом воздействии ультрафиолетового излучения SO начинает светиться зеленым светом. Затем по мере воздействия на кристалл ультрафиолетом, свечение из зеленого переходит в желтый, при этом он начинает плавиться. Все эти процессы происходят без малейшего термического воздействия. В коротком ролики ниже в подробностях показано как меняется кристалл под воздействием ультрафиолетового света.

Чтобы выяснить, что происходит с кристаллом, исследователи использовали теоретические расчеты, а также всевозможные методы визуального наблюдения, такие как рентгеноструктурный анализ и ряд других технологий. Также ученые исследовали другие похожие кристаллы, которые не плавились или плавились, но не меняли при этом цвет.

Почему кристалл плавится под воздействием света

На основе всех полученных данных, исследователи пришли к выводу, что кристалл меняет цвет перед плавлением в результате процесса разрыхления его структуры и изменения расположения атомов в пространстве. Изменяется молекулярная форма с “косой” на “плоскую”. Об этом исследователи сообщают в журнале Chemical Science.

Схема изменения кристалла кристаллов дикетона SO с течением времени под воздействием ультрафиолета

Ученые отмечают, что им удалось сильно продвинуться в понимании того, почему плавятся кристаллы под воздействием света, благодаря тому, что SO, фактически, имеет “световой индикатор”. Свет сигнализирует о процессах, которые происходят на молекулярном уровне. Полученные результаты исследований открывают новые возможности в создании материалов PCLT с различными свойствами.

В чем польза от уникального кристалла

Как говорят сами ученые, в молекулярном расположении SO и других подобных кристаллов есть нечто особенное, что заставляет их менять состояние и плавиться под воздействием определенных спектров света. В результате управлять такими материалами можно при помощи света. Этому свойству можно найти различные применения.

Кристалл может быть использован в разных отраслях, включая электронику

Самое простое и очевидное применение кристаллу — обратимый фоточувствительный клей, который можно модифицировать при помощи света. Кроме того, свойства кристалла могут быть полезны в таких отраслях, как фотоника, электроника, фотолитография, накопление тепловой энергии и пр. Кроме того, по мнению исследователей, их можно использовать в медицине для доставки лекарств.

Как вы видите, кристаллы продолжают удивлять нас своими свойствами. Не так давно мы рассказывали о кристаллах времени, у которых фаза меняется сама по себе с течением времени без дополнительных источников энергии. Они являются единственными объектами, которые спонтанно нарушают “симметрию перемещения во времени”. Существуют также кристаллы с “невозможной” структурой, которые принято называть “квазикристаллами”. Иногда они образуются после удара молний и даже после ядерного взрыва. Переходите по ссылкам, чтобы узнать о них подробнее.