Os pesquisadores identificaram um mecanismo que desencadeia fenômenos de memória de forma em cristais orgânicos usados ​​em eletrônicos plásticos. Os materiais estruturais que mudam de forma são feitos de ligas metálicas, mas a nova geração de eletrônicos plásticos econômicos para impressão está pronta para se beneficiar deste fenômeno, também. Ciência dos materiais com memória de forma e tecnologia eletrônica de plástico, quando fundido, poderia abrir a porta para avanços na eletrônica de baixa potência, dispositivos eletrônicos médicos e materiais multifuncionais com memória de forma.

Os resultados são publicados na revista Nature Communications e confirmar o fenômeno da memória de forma em dois materiais semicondutores orgânicos.

Dispositivos como os stents expansíveis que abrem e desbloqueiam vasos sanguíneos humanos entupidos usam tecnologia de memória de forma. Aquecer, sinais de luz e elétricos, ou forças mecânicas passam informações através dos dispositivos dizendo-lhes para se expandir, contrato, dobrar e se transformar em sua forma original - e pode fazer isso repetidamente, como uma cobra se contraindo para engolir seu jantar. Este efeito funciona bem com metais, mas permanece indefinido em materiais orgânicos sintéticos por causa da complexidade das moléculas usadas para criá-los.

"O fenômeno da memória de forma é comum na natureza, mas não temos certeza sobre as regras de design da natureza no nível molecular, "disse o professor de engenharia química e biomolecular e co-autor do estudo, Ying Diao. "A natureza usa compostos orgânicos que são muito diferentes das ligas metálicas usadas em materiais com memória de forma no mercado hoje, "Diao disse." Em materiais com memória de forma que ocorrem naturalmente, as moléculas se transformam cooperativamente, o que significa que todos eles se movem juntos durante a mudança de forma. De outra forma, esses materiais se estilhaçariam e a mudança de forma não seria reversível e ultrarrápida. "

A descoberta do mecanismo de memória de forma em material orgânico sintético foi bastante acidental, Disse Diao. A equipe criou acidentalmente grandes cristais orgânicos e estava curiosa para descobrir como eles se transformariam devido ao calor.

"Olhamos para os cristais únicos em um microscópio e descobrimos que o processo de transformação é dramaticamente diferente do que esperávamos, "disse o aluno de pós-graduação e co-autor Hyunjoong Chung." Vimos o movimento coordenado de uma camada inteira de moléculas varrendo o cristal que parecem conduzir o efeito de memória de forma - algo que raramente é observado em cristais orgânicos e, portanto, é amplamente inexplorado. "

Esta observação inesperada levou a equipe a querer explorar a fusão entre a ciência dos materiais com memória de forma e o campo da eletrônica orgânica, disseram os pesquisadores. "A eletrônica de hoje depende de transistores para ligar e desligar, que é um processo que consome muita energia, "Disse Diao." Se pudermos usar o efeito de memória de forma em semicondutores de plástico para modular propriedades eletrônicas de maneira cooperativa, exigiria uma entrada de energia muito baixa, potencialmente contribuindo para avanços em eletrônicos de baixa potência e mais eficientes. "

A equipe está usando calor para demonstrar o efeito de memória de forma, mas estão experimentando ondas de luz, campos elétricos e força mecânica para futuras demonstrações. Eles também estão explorando a origem molecular do mecanismo de memória de forma ajustando a estrutura molecular de seus materiais. "Já descobrimos que mudar apenas um átomo em uma molécula pode alterar significativamente o fenômeno, "Chung disse.

Os pesquisadores estão muito entusiasmados com o aspecto da cooperatividade molecular descoberto com esta pesquisa e sua aplicação potencial ao recente conceito vencedor do Prêmio Nobel de máquinas moleculares, Disse Diao. "Essas moléculas podem mudar a conformação cooperativamente no nível molecular, e a pequena mudança na estrutura molecular é amplificada em milhões de moléculas para acionar um grande movimento na escala macroscópica. "