Trasformare le strutture dei cristalli

I materiali a cristalli singoli contengono un reticolo continuo e spezzato privo di difetti o impurità. Queste proprietà esclusive rendono i singoli cristalli utili per i settori meccanico, ottico ed elettrico.

Il progetto SCSCT (Solid state chameleons: Chemical transformations as single crystal transitions), finanziato dall’UE, ha puntato a trasformare un materiale cristallino da una struttura all’altra mediante una procedura detta trasformazione da cristallo singolo a cristallo singolo (SCSCT).

I ricercatori hanno innanzitutto effettuato uno studio attraverso un database delle strutture di cristallo per scoprire le molecole potenziali che potrebbero compiere la reazione SCSCT. Hanno quindi studiato in dettaglio la struttura di cristallo di poche strutture selezionate per scoprire come ha funzionato la reazione.

La procedura SCSCT ha inoltre utilizzato una proprietà insolita di alcuni materiali solidi che esistono in più di una forma o struttura di cristallo. Nota come polimorfismo, consente ai chimici di cambiare le proprietà fisiche e chimiche dei materiali modificando la loro conformazione strutturale.

I ricercatori hanno creato due complessi polimorfi facendo reagire insieme l’acido boronico e i composti contenenti rame. L’analisi della struttura dei cristalli di ciascuno ha mostrato che questi composti polimorfi possono essere usati per creare strutture di cristallo più elevate con utili proprietà.

I chimici hanno inoltre indotto l’SCSCT in un complesso di zinco per creare due diverse forme di un solido in metallo. Innanzitutto, hanno aggiunto clururo di zinco ad un solvente per creare singoli cristalli in una struttura simile a nastro. Hanno quindi riscaldato questi singoli cristalli fino alla formazione di una nuova struttura: cosa interessante, questa trasformazione è stata reversibile al momento del raffreddamento.

Le informazioni ottenute da questo progetto sulle strutture a cristalli singoli e sulle reazioni chimiche che le formano possono essere applicate a qualsiasi molecola o tipo di reazione. Infine, ciò aiuterà i chimici a sviluppare materiali cristallini nuovi ed esclusivi.