Przeobrażanie struktur krystalicznych

Monokryształy składają się z ciągłej, nieprzerwanej sieci krystalicznej, pozbawionej defektów czy skaz. Te wyjątkowe właściwości sprawiają, że monokryształy bardzo dobrze nadają się do branży mechanicznej, optycznej i elektrycznej.

Finansowany ze środków UE projekt SCSCT (Solid state chameleons: Chemical transformations as single crystal transitions) miał na celu przekształcenie struktury materiału krystalicznego przy pomocy procesu nazywanego przekształceniem monokryształu w monokryształ (SCSCT).

Uczeni w pierwszej kolejności zajęli się przeszukiwaniem bazy danych struktur krystalicznych, aby znaleźć cząsteczki mogące potencjalnie pozwalać na przeprowadzenie reakcji SCSCT. Następnie zbadano strukturę krystaliczną kilku wybranych cząsteczek w celu ustalenia, jak przebiega reakcja.

W projekcie SCSCT wykorzystano także niezwykłą własność niektórych materiałów stałych, występujących w więcej niż jednej postaci lub strukturze krystalicznej. Nosi ona nazwę polimorfizmu i umożliwia chemikom zmianę właściwości fizycznych i chemicznych materiałów poprzez zmianę ich konformacji strukturalnej.

Uczeni przygotowali dwa polimorficzne kompleksy metali poprzez przeprowadzenie reakcji między związkami zawierającymi kwas borowy oraz miedź. Analiza struktury krystalicznej każdego z nich wykazała, że te polimorficzne związki można wykorzystać do tworzenia struktur krystalicznych wyższego rzędu, posiadających przydatne właściwości.

Chemicy wywołali także SCSCT w kompleksach cynkowych, aby stworzyć dwie różne postacie stałego metalu. Najpierw dodali chlorek cynku do rozpuszczalnika w celu uzyskania monokryształów o strukturze przypominającej tasiemkę. Następnie monokryształy te podgrzewano do czasu powstania nowej struktury. Co ciekawe, przekształcenie to było odwracalne po schłodzeniu.

Uzyskane w omawianym projekcie informacje na temat struktur monokryształów i tworzących je reakcji chemicznych można zastosować do dowolnej cząsteczki i typu reakcji. Pomogą one także chemikom w opracowaniu nowych, wyjątkowych materiałów krystalicznych.