Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Команда исследователей из Стэнфордского университета использовала механическую силу для преобразования молекулы из одной формы в другую — из непроводящего состояния в полупроводник. В своей статье, опубликованной в журнале Science, ученые описывают процесс, который они разработали, и его возможные приложения.

Как отмечают исследователи, использование механических воздействий для изменения формы и свойств молекул стало популярным предметом исследования в последнее десятилетие. Это привело к появлению новой научной области, известной теперь как механохимия.

В своей работе авторы использовали циклобутаны. В своем естественном состоянии их молекулы включают в себя структуру, напоминающую лестницу. Ученые решили, что если расщепить эту часть молекулы, «расстегнуть лестницу», то вся молекула превратится в аналог полиацетилена. Напомним, что этот полимер имеет двойные электронные связи, позволяющие ему проводить электрический ток.

Циклобутаны в растворе подвергались воздействию звуковых волн, которые попеременно сжимали и растягивали молекулы, заставляя их в конечном итоге превратиться в почти линейные, при сохранении чередующихся двойных связей между атомами углерода.

Схема молекул до эксперимента и после.  / © phys.org

В ходе эксперимента раствор, который первоначально был практически прозрачным, медленно посинел и в итоге стал темным, утратив прозрачность. Циклобутан, сохранив свой химический состав, изменил конфигурацию молекулы, как и предполагалось.

Новый способ преобразования материалов может найти обширное применение в современной робототехнике, особенно там, где требуется превратить механическое воздействие в электрический сигнал. Разумеется, это потребует доработки технологии — сейчас она слишком сложна.