静冈大学理工学院 Tomohiro Seki 副教授林正太郎教授，东京理科大学教授Hidehiro Uekusa领导的研究小组联合成功开发了一种新型晶体致动器。
[研究点]
·世界首次通过“熄灭（阻挡）光”来确认晶体跳跃古天乐澳门太阳集团城app。
·这是一种功能行为，只有在适当使用光和热两种外部刺激时才会出现。
·未来，预计将应用于响应周围环境变化而工作的刺激响应材料、可用作微小机械部件的微执行器以及自主改变形状的智能材料。
“分子晶体”由按规则排列的分子组成。通常它们不会移动，但近年来人们发现一些特殊的晶体在受到外部刺激时会移动。例如，有报道称，当温度升高时，晶体会爆裂；当暴露在光线下时，晶体会破裂。根据触发运动的刺激类型，这些运动称为热显着效应或光显着效应 (*1)（图 a）。一个研究小组最近发现了一种前所未有的新古天乐澳门太阳集团城app：“关灯时晶体会跳跃。”当紫外线照射停止时，分子晶体会像爆米花一样跳跃。研究小组将这种古天乐澳门太阳集团城app命名为“熄灯显着效应”。
在这项研究中，我们使用了一种新合成的有机分子1晶体（图b）。该晶体具有因温度变化而改变其晶体结构[晶体相变(*2)]的特性。通常（不使用光），加热到约160°C会改变晶体结构（1A→1X），但研究小组将光（紫外线）结合到这个过程中（图d和e）。我们发现，通过在将晶体暴露在紫外线下的同时加热晶体，晶体内部发生结构变化的温度可以降低大约30°C（图e）。即使在冷却过程中，恢复原始晶体结构的温度（1X→1A）也会因光照射而降低约10℃（图e）。换句话说，通过用光照射，他们成功地在较低的温度下改变了晶体的状态。更重要的是，当在紫外线下加热的晶体突然被切断时，晶体的结构突然发生变化，导致晶体跳跃成小块。通过巧妙地使用两种刺激：紫外线照射和加热，他们成功地诱导了这种在灯关闭的“瞬间”第一次发生的跳跃古天乐澳门太阳集团城app（灯关显着效应）（图f）。
图a) 显着效应示意图。
b) 化合物1的结构式。
c) 多晶型物1A和1X的照片。
d) 熄灯显着效应示意图。
e) 1在光照射和无光照射下的相图。
f) 一张显示熄灯显着效果的照片。
我们发现的“关灯时晶体跳跃”的古天乐澳门太阳集团城app表明，通过适当地组合不同类型的刺激，可以在材料中发挥新的功能。这一结果可能会导致下一代智能材料的开发，这些材料会根据刺激而改变形状和移动。例如，预计将应用于通过温度和光线等环境变化自主驱动的微执行器（微型执行器），以及未来基于外部刺激进行操作的设备，例如人造肌肉和可改变形状以适应环境的柔性结构材料。
该成果发表在美国化学会2025年7月7日出版的国际期刊《Journal of the American Chemical Society》上。
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术语表
※1) 效果显着
晶体响应外部刺激而表现出机械行为（例如跳跃或断裂）的古天乐澳门太阳集团城app的总称。例如，由加热引起的瞬时跳跃古天乐澳门太阳集团城app被称为“热凸效应”，由光照射引起的运动古天乐澳门太阳集团城app被称为“光凸效应”。在这项研究中，我们在世界上首次发现了一种新型的当光线被阻挡时晶体会跳跃的显着效应，我们将其命名为“熄灯显着效应”。
*2) 晶体相变
晶体中的组成分子和原子的排列（晶体结构）因温度、压力、光等外部环境的变化而改变为不同状态的古天乐澳门太阳集团城app。相变的类型多种多样，从分子排列的微小变化到完全不同的结构的变化，每种类型都伴随着特征物理性质的变化。当晶体结构发生变化时，由同一分子制成的分子晶体可以具有显着不同的光学、机械和热性能。
已发表的论文
标题：熄灯显着效应：光辐照控制的分子晶体的热相变
作者：Tomohiro Seki、Takumi Okada、Masahiro Ikeda、Kaiyo Yamamoto、Shotaro Hayashi、Yuko Kishida、Hidehiro Uekusa
发表于：美国化学会杂志
发布日期：2025 年 7 月 7 日
我：https://doiorg/101021/jacs5c04563
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