Ученые из Университета Осаки (Япония) обнаружили органический кристалл, который под давлением не тускнеет, как большинство подобных материалов, а становится ярче и меняет цвет с бледно-голубого на желтый. Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Chemistry C.
Обычно при сжатии люминесцентных кристаллов молекулы сближаются, и их свечение ослабевает. Обратный эффект, когда яркость растет, встречается крайне редко, а четких правил для создания таких материалов в классе простых ароматических углеводородов до сих пор не существовало.
Ученые создали два вещества на основе фенацена: одно с широкими молекулами, другое — с узкими и вытянутыми. Кристаллы сжимали в алмазной камере и изучали с помощью спектроскопии и рентгеновского излучения.
Вытянутый кристалл при давлении от 0,4 до 1,4 ГПа стал светиться в 1,7 раза сильнее. При 3,5 ГПа его цвет сдвинулся с 458 до 589 нм — это рекордная чувствительность для молекулярных материалов. Когда давление убирали, кристалл возвращался в исходное состояние, и так повторялось три раза.
Оказалось, что вдоль длинной оси молекулы кристалл сжался всего на 3%, а между слоями — больше чем на 10%. Из-за этого соседние молекулы начинают светиться особым образом, а плотная упаковка мешает процессам, которые обычно гасят свечение. Широкий кристалл из хризена в тех же условиях просто тускнел и почти не менял цвет.
Выяснилось, что дело именно в вытянутой форме молекулы, а не в ее размере.
Ранее мы рассказывали о том, что физики нашли ключ к настройке солнечных батарей в кристаллах.