伊利诺伊州化学与生物分子工程莹刁，右，研究生Hyunjoong Chung是一个团队的一部分，已经确定了一种在塑料电子器件中使用的有机晶体中触发形状记忆的机制。图片信用：L. Brian Stauffer
研究人员已经确定了一种机制，它在塑料电子器件中使用的有机晶体中触发形状记忆现象。换档结构材料采用金属合金制成，但新一代经济可印刷塑料电子设备也有望从这种现象中受益。形状记忆材料科学和塑料电子技术在合并时，可以为低功耗电子设备，医用电子设备和多功能形状记忆材料开辟门。
调查结果发表在杂志中自然通讯并确认两种有机半导体材料中的形状记忆现象。
像可膨胀支架一样的装置，打开和解锁堵塞的人体血管使用形状记忆技术。热，光线和电气信号，或机械力通过设备通过设备传递信息，告诉他们将合同，弯曲和变形回到原始形式 - 并且可以重复这样做，就像蛇收缩吞下晚餐。这种效果适用于金属，但由于用于产生它们的分子的复杂性，因此在合成有机材料中仍然难以实现。
“形状记忆现象在自然界很常见，但我们真的不确定在分子水平上的自然设计规则，”化学和生物分子工程教授、该研究的合著者说。莹刁．刁说:“大自然使用的有机化合物与目前市场上用于形状记忆材料的金属合金非常不同。”“在自然形成的形状记忆材料中，分子会协同转化，这意味着它们在形状变化过程中会一起移动。否则，这些材料就会破碎，形状的变化就不会是可逆的，而且是超快的。”
刁说，在合成有机材料中发现形状记忆机制是相当偶然的。该团队意外地创造出了大型有机晶体，他们很想知道它们在给定的热量下是如何转化的。
“我们在显微镜下观察了单晶，发现转变过程与我们预期的有很大不同，”研究生和合著者Hyunjoong Chung说。“我们看到整个分子层的一致运动横扫晶体，这似乎驱动了形状记忆效应——这在有机晶体中很少观察到，因此在很大程度上尚未探索。”
研究人员表示，这种意想不到的观察领导了团队希望探索形状记忆材料科学与有机电子领域之间的合并。“今天的电子产品依赖于晶体管接通和断开，这是一个非常能密集的过程，”刁说。“如果我们可以使用塑料半导体中的形状记忆效果以合作方式调制电子性能，因此需要非常低的能量输入，可能导致低功耗和更有效的电子设备的进步。”
该团队目前正在用热来演示形状记忆效应，但正在用光波、电场和机械力进行实验，以供将来演示。他们还通过调整材料的分子结构来探索形状记忆机制的分子起源。Chung说:“我们已经发现，改变一个分子中的一个原子就可以显著改变这种现象。”
刁说，研究人员对本研究发现的分子合作方面及其应用于近期诺贝尔的奖杯奖励概念的分子合作方面非常兴奋。“这些分子可以在分子水平协同地改变构象，并且在数百万分子中扩增小分子结构变化以在宏观尺度上致动大运动。”
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