新的结构相变可以拓宽光响应固体的适用性

来自东京早稻田大学和Rigaku公司的一组科学家发现了一种新型的有机晶体结构相变，称为光触发相变。早稻田和纳米生命创新研究组织的客座教授，该研究的主要作者Hideko Koshima说：“相变机制被广泛用于记忆，开关和驱动材料，我们相信这一新发现的发现转型对基础科学和应用领域都有潜力。“

受外部刺激如温度，压力，电磁场和光的诱导，结构相变是一种改变固态材料的物理性质和功能的现象。例如，形状记忆合金，其在机器人以及汽车，航空和生物医学工业中的应用，由于马氏体转变而在加热时恢复其形状。近年来，有机晶体因其柔软性和重量轻而被认为是下一代致动器的材料。

在这项研究之前，该团队报告了一种机械晶体，该晶体在暴露于光线下会弯曲，以及一种在加热和冷却时“行走和滚动”的机器人晶体。这些晶体的驱动可分别通过称为光致异构化的光致变色反应和结构相变来解释。为了使这种晶体的运动多样化，科学家一直在寻找具有这两种现象的有机晶体。

找到这样的晶体并非易事，需要反复试验。然而，当团队研究光致变色手性亚水杨基胺晶体时，他们不仅发现它既有现象，又发现了新的结构相变。“我们不小心偶然发现光致变色手性亚水杨胺晶体的光触发相变，其表现出加热和冷却时可逆的热相变，”Koshima教授解释说。“当在-50℃，温度低于其热转变温度(40℃)的紫外线照射该晶体时，我们从X射线晶体学分析发现，晶体经历与热相变相同的转变。 “。

该团队还了解到光触发相变是由于光致异构化产生的分子应变而发生的，而Koshima补充说，光触发相变与光诱导相变不同，后者已出现在其他出版物中。“由于光致相变导致的晶相仅通过光照射出现，其在毫微微或皮秒内改变晶体的电学和/或磁性。在光触发相变中，由光触发的晶相与通过加热诱导的热相变相同，但在分子构象方面是独特的，“她说。

由于光触发引起的光触发相变并且不需要加热和冷却来发生结构相变，因此该团队的研究结果可能“导致一种新的策略，以扩大光响应固体的适用性”，并有助于研究开发下一代传感器，开关，存储器和执行器，实现光线的远程控制和/或本地操作。

该团队现在正计划测量和定量评估由光致异构化引起的晶体应变的大小，系统地研究是否使用材料信息学在其他晶体中发生光触发相变，并阐明其条件。

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