Un equipo de químicos de la Universidad de Osaka en Japón ha identificado una propiedad rara en un cristal. Cuando se expone al resplandor frío de la luz ultravioleta (UV), el material orgánico sólido se transforma en líquido.
Además, este cristal sufre una interesante serie de cambios en su luminiscencia a medida que se derrite que apuntan a cambios en la estructura del cristal a nivel molecular.
Aunque es inusual, no es la primera sustancia que se encuentra en pasar por lo que se conoce como transición de cristal a líquido fotoinducida (PCLT). Pero ser capaz de estudiar la transición utilizando la luz podría ayudar a los científicos a comprenderla mejor, abriendo potencialmente una amplia gama de usos potenciales en fotónica, electrónica y administración de fármacos.
“Este es el primer cristal orgánico que conocemos que exhibe una evolución luminiscente durante la fusión del cristal, mostrando cambios de intensidad y color, de verde a amarillo”. dice químico Mao Komura.
El material es un tipo de compuesto orgánico conocido como dicetona heteroaromática, que el equipo denominó ‘SO’ por el azufre y el oxígeno en sus dos anillos.
Cuando se expone por primera vez a la luz ultravioleta, el compuesto de cristal SO brilla con una luz verde tenue. Sin embargo, a medida que continúa la exposición, se vuelve amarillo y se derrite lentamente. Basado en observaciones cercanas de la nitidez del límite entre los estados, está claro que el calentamiento no es responsable de la transición.
Usando cálculos teóricos y una variedad de técnicas de estudio (incluyendo análisis de rayos X y análisis de propiedades termodinámicas), además de datos de investigación previael equipo determinó que la dicetona SO en realidad estaba cambiando de una forma molecular (“sesgada”) a otra (“planar”).
Se obtuvieron más conocimientos de otros compuestos de cristal similares, que no se derritieron o se derritieron pero no cambiaron de color. Eso les dice a los investigadores algo sobre los cambios moleculares que ocurren cuando estos cristales pasan de sólidos a líquidos.
“Descubrimos que los cambios en la luminiscencia surgen de procesos secuenciales de aflojamiento de cristales y cambios conformacionales antes de la fusión”. dice químico Yosuke Tani, de la Universidad de Osaka.
Trabajando hacia atrás, muestra que hay algo especial en la disposición molecular de estos materiales que significa que se derretirán y cambiarán de fase cuando se expongan a ciertos tipos de luz.
Y poder controlar materiales con luz podría ser muy útil: es relativamente asequible y sencillo de hacer, respetuoso con el medio ambiente y no invasivo. Una aplicación de ejemplo sugerida por los investigadores es un adhesivo reversible que se puede modificar a través de la exposición a la luz.
Lo que es clave para el progreso descrito en este estudio es la forma en que la dicetona SO cambió de color, dando a los investigadores una visión vital de lo que estaba sucediendo en las escalas más pequeñas dentro del compuesto de cristal.
“Estas indicaciones visuales de los pasos del proceso PCLT nos permitieron avanzar en la comprensión actual de la fusión de cristales a nivel molecular”. dice Este.
La investigación ha sido publicada en ciencia química.