Tek kristallerin patlamış mısır benzeri patlaması açıklandı

Kimyagerler, UV ışığına maruz bırakıldığında şiddetli bir şekilde patlayan ve havaya fırlayan metal koordinasyon komplekslerinin tek kristallerini hazırladı. Bu etki, patlamış mısırın sıcak bir tavada patlamasına benzetilebilir ve kristal içindeki moleküllerin ışıkla etkinleşen polimerleşmesinden oluşur; yeni doğan polimerin son derece hızlı faz geçişi, daha düşük bir enerji konfigürasyonu bulmak içindir. Olay, araştırmacılara göre ışıkla yürüyen mekanik uyarıcılar (actuator) oluşturmak için kullanılabilir.

Birkaç yıldır, Abu Dhabi'deki New York Üniversitesi'nden Panče Naumov, kristallerin ısıya ve daha nadir olarak ışığa karşı nasıl mekanik davranışlar geliştirdiği ile ilgilenmekte. Singapur'daki Ulusal Üniversite'de bulunan ve Jagadese Vittal başkanlığındaki araştırma ekibi, çinko-piridil koordinasyon kompleksleriyle metal-organik yapıları oluşturma girişimleri başarıya ulaşmadığında Naumov ile bağlantı kurdu. Kristaller zayıf UV ışığı altında bile şiddetli bir patlama gösterdi.

Araştırmacılar, olayı incelemek için derin bir araştırmaya girdi. Bir seri analiz tekniğini uygulayarak (bunlar içinde toz x-ışını saçılması ve yüksek hızlı hareket analizi), araştırmacılar çalışma prensibini ortaya koyduklarını düşünüyor.

Doğrusal moleküller kristal içinde C=C çifte bağları birbirine komşu şekilde duracak şekilde hizalanır ve [2+2] halkalı katılma tepkimesi için çok uygun bir durumdadır. Örnek UV ışığı ile uyarıldığı zaman, alkenler birbirine yapışmakta ve komşu molekülleri birbirine bağlayan siklobutan halkaları oluşturmaktadır.

Naumov, şöyle diyor: “Bunun ardından çok hızlı bir yapısal bir faz geçişi oluyor, bunun hızı normalde görülene oranla 10 bin kat daha fazla. Yapı gerginliği azaltmak için dönüşüme uğramayı deniyor ve kristal bu aşamada patlıyor”.

Işıkla aktifleştirilen tepkime kristaldeki molekülleri polimerleştirir ve polimer, gerginliği azaltmak için hızla dönüşüme uğrar © Wiley VCH

Araştırmacılar, uzun vadede ışığa karşı daha kuvvetli mekanik tepkiler üreten olası cihazları inceleme hedefinde etki ile molekülün ince ayar yapılabilme olasılığını değerlendiriyor.

Christopher Bardeen, ABD'deki California Üniversitesi (Riverside) kurumunda çalışmakta olup katı hal malzemelerinin fotomekanik cevaplarını inceleyen bir araştırmacı olup bu çalışmanın “ilginç ve önemli bir ilerleme” olduğunu söylüyor. Bardeen, şöyle devam ediyor: “Soğurulmuş ışık enerjisini alıp ve bir hareket patlaması ile bırakma yeteneği (kısmi bir genişlemeden ziyade), itici güç gerektiren uygulamalarda faydalı olabilir”.

Philip Coppens, ABD'deki Buffalo Üniversitesi'nde bir kristalografi uzmanı olarak çalışıyor ve çalışmayı “fotokimyasal olarak yürütülen dönüşümler tarafından kristallerde oluşan gerilimin güzel bir gösterimi” olarak yorumluyor ve bu deneyin, uzman olmayan bir topluluğa belli bazı temel bilimsel prensiplerin gösterilmesi için değerli bir yol olabileceğini söylüyor.

Kaynaklar

R Medishetty et al, Angew. Chem., Int. Ed., 2014, DOI: 10.1002/anie.201402040

http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/03/popcorn-explosion-single-crystals-explained

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap