Специалисты ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН предложили комплексную методику исследования гибких органических кристаллов.
Такие кристаллы способны изгибаться и деформироваться, сохраняя целостность структуры. Это свойство встречается у менее чем 0,01% известных кристаллических соединений. Гибкие кристаллы перспективны для сверхчувствительных сенсоров, мягкой робототехники и фармацевтики.
Ученые долго не могли предсказать, будет ли кристалл гнуться. Для этого нужно точно знать его трехмерную структуру и расположение граней. На лабораторных дифрактометрах определить грани сложно — кристалл деформируется. С этой же проблемой сталкиваются исследователи по всему миру.
Авторы провели независимый эксперимент. Они попросили три российских коллектива описать геометрию гибких кристаллов. Все группы получили неполные или ошибочные данные. Стало ясно: унифицированной методологии измерения огранки гибких кристаллов не существует.
Мы разработали и описали общий подход для достоверного определения геометрии кристаллов, что позволит в перспективе создать надежную предсказательную модель и программировать свойства новых материалов еще на этапе синтеза
Новый подход объединяет несколько методов. Сначала компьютер предсказывает, какую форму примет кристалл. Затем ученые измеряют углы между его гранями с помощью мощных микроскопов. А после — просвечивают кристалл рентгеном, используя специальный способ закрепления, чтобы ничего не сломалось.
Такой комплексный подход дает точные данные. Их можно использовать для обучения нейросетей, которые в будущем сами будут предсказывать свойства новых гибких кристаллов. Это ускорит создание материалов для электроники, робототехники и медицины.
После запуска Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) такие исследования станут еще быстрее и точнее. Результаты работы уже опубликованы в журнале Journal of Applied Crystallography.
Ранее Наука Mail писала о том, что физики создали управляемый квантовый кристалл.