Los investigadores han identificado un mecanismo que desencadena fenómenos de memoria de forma en cristales orgánicos utilizados en electrónica plástica. Los materiales estructurales que cambian de forma están hechos con aleaciones de metal, pero la nueva generación de electrónica plástica imprimible económica también está preparada para beneficiarse de este fenómeno.La ciencia de los materiales con memoria de forma y la tecnología electrónica de plástico, cuando se fusionan, podrían abrir la puerta a los avances en electrónica de baja potencia, dispositivos electrónicos médicos y materiales multifuncionales con memoria de forma.
Los hallazgos se publican en la revista Comunicaciones de la naturaleza y confirme el fenómeno de memoria de forma en dos materiales semiconductores orgánicos.
Los dispositivos como los stents expandibles que abren y desbloquean los vasos sanguíneos humanos obstruidos usan tecnología de memoria de forma. Las señales de calor, luz y electricidad, o fuerzas mecánicas pasan información a través de los dispositivos diciéndoles que se expandan, contraigan, doblen y se transformen en su originalforma, y puede hacerlo repetidamente, como una serpiente que se contrae para tragar su cena. Este efecto funciona bien con los metales, pero sigue siendo difícil de alcanzar en los materiales orgánicos sintéticos debido a la complejidad de las moléculas utilizadas para crearlos.
"El fenómeno de memoria de forma es común en la naturaleza, pero no estamos realmente seguros de las reglas de diseño de la naturaleza a nivel molecular", dijo el profesor de ingeniería química y biomolecular y coautor del estudio, Ying Diao. "La naturaleza usaLos compuestos orgánicos que son muy diferentes de las aleaciones metálicas utilizadas en los materiales con memoria de forma en el mercado actual ", dijo Diao." En los materiales con memoria de forma natural, las moléculas se transforman cooperativamente, lo que significa que todas se mueven juntas durante el cambio de forma. De lo contrario, estos materiales se romperían y el cambio de forma no sería reversible y ultrarrápido ".
Dijo que el descubrimiento del mecanismo de memoria de forma en material orgánico sintético fue bastante fortuito, dijo Diao. El equipo creó accidentalmente grandes cristales orgánicos y sintió curiosidad por saber cómo se transformarían dado el calor.
"Observamos los cristales individuales bajo un microscopio y descubrimos que el proceso de transformación es dramáticamente diferente de lo que esperábamos", dijo el estudiante graduado y coautor Hyunjoong Chung. "Vimos un movimiento concertado de una capa completa de moléculas que atraviesa elcristal que parece impulsar el efecto de memoria de forma, algo que rara vez se observa en los cristales orgánicos y, por lo tanto, está en gran parte inexplorado ".
Esta observación inesperada llevó al equipo a querer explorar la fusión entre la ciencia de los materiales con memoria de forma y el campo de la electrónica orgánica, dijeron los investigadores. "La electrónica de hoy depende de que los transistores se enciendan y apaguen, lo cual es una gran energía-proceso intensivo ", dijo Diao." Si podemos utilizar el efecto de memoria de forma en semiconductores de plástico para modular las propiedades electrónicas de manera cooperativa, requeriría una entrada de energía muy baja, lo que podría contribuir a los avances en la electrónica de baja potencia y más eficiente."
El equipo está usando calor para demostrar el efecto de memoria de forma, pero está experimentando con ondas de luz, campos eléctricos y fuerza mecánica para futuras demostraciones. También están explorando el origen molecular del mecanismo de memoria de forma ajustando la estructura molecularde sus materiales. "Ya hemos descubierto que cambiar solo un átomo en una molécula puede alterar significativamente el fenómeno", dijo Chung.
Dijo Diao que los investigadores están muy entusiasmados con el aspecto de cooperatividad molecular descubierto con esta investigación y su posible aplicación al concepto reciente de máquinas moleculares ganador del Premio Nobel. "Estas moléculas pueden cambiar la conformación cooperativamente a nivel molecular yEl cambio de la estructura molecular se amplifica a través de millones de moléculas para accionar un gran movimiento a escala macroscópica ".
El grupo de Diao colaboró con el profesor Yves Geerts, de la Universidad Libre de Bruselas, Bélgica, y los profesores David Beljonne y Jerome Cornil, de la Universidad de Mons, Bélgica.
La Universidad de Illinois, el Fondo Nacional de Investigación Científica de Bélgica, la Fundación Wiener-Anspach, Leverhulme Trust e Isaac Newton Trust apoyaron esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Lois Yoksoulian. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :