تعرف فريق من الكيميائيين من جامعة أوساكا في اليابان بالتّعرف على نوع من الكريستال يحمل خاصيّة نادرة، وهي عند تعرّضه للأشعة فوق البنفسجية الباردة (UV) فإن المادة العضوية الصلبة تتحول إلى سائل.
علاوة على ذلك، يخضع هذا الكريستال لسلسلة من التغيّرات المثيرة للاهتمام في لمعانه في أثناء ذوبانه، ما يشير إلى تغيّرات في بنيته الداخلية على المستوى الجزيئي.
على الرغم أنه من غير الاعتيادي حدوث ذلك، فإنها ليست أول مادة مُكتشفة تخضع لما يُعرف بعملية الانتقال أو التحول من حالة الكريستال الصلبة إلى الحالة السائلة باستخدام الضوء (PCLT).
إن القدرة على دراسة التحول المادي باستخدام الضوء يمكنها أن تساعد العلماء على فهم أفضل لهذه العملية، ما قد يُساهم في مجالات واسعة من الاستخدامات المحتملة في التكنولوجيا الضوئية والإلكترونيات وفي توصيل مفعول الأدوية داخل الجسم بطريقة أفضل.
يقول الكيميائي ماو كومورا:«هذا أول كريستال عضوي نعرفه يُظهر تطورًا في لمعانه في أثناء عملية ذوبانه، كما يُظهر تغيرات في الشدة واللون من الأخضر إلى الأصفر».
تُعد هذه المادة نوعًا من المركبات العضوية المعروفة باسم diketone غير المتجانسة، التي أطلق عليها الفريق البحثي اسم (SO) لوجود عنصريّ الكبريت والأكسجين في تركيبها الحلقي.
عند تعرّض الكريستال للأشعة فوق البنفسجية للمرة الأولى، يُضيء المركب الكريستالي (SO) بلونٍ أخضرٍ باهت. ومع استمرار التعرض للأشعة، فإنه يضيء باللون الأصفر ويذوب ببطء.
يتّضح بالاستناد إلى الملاحظات الدقيقة للحدود بين حالات المادة، أن التسخين ليس مسؤولًا عن الانتقال من حالة إلى أخرى.
وجد فريق الكيميائيين باستخدام الحسابات النظرية ومجموعة متنوعة من التقنيات الدراسية، بما في ذلك تحليل الأشعة السينية وتحليل الخصائص الديناميكية الحرارية، بالإضافة إلى بيانات من الأبحاث السابقة، أن مادة الكريستال (diketone (SO كانت تتحوّل بالفعل من شكل جزيئي منحرف إلى آخر مستوٍ.
حصلوا أيضًا على مزيد من النتائج من مركّبات كريستالية أخرى مماثلة، إما أنها لم تَذُب أو ذابت ولكن لم يتغير لونها، وهذا الأمر يُخبر الباحثين بشيءٍ عن التغيّرات الجزيئية التي تحدث عندما تتحول هذه الكريستالات من مواد صلبة إلى سوائل.
يقول الكيميائي يوسوكي تاني، من جامعة أوساكا: «وجدنا أن التغيّرات في اللمعان تنشأ من عمليات متسلسلة من التفكك الكريستالي والتغيّرات التوافقية السابقة لعملية الذوبان».
وبالرجوع إلى ما سَبق، يتضح وجود شيء مميز حول الترتيب الجزيئي لهذه المواد، ما يعني أنها تذوب وتتنقّل بين المراحل المختلفة عند تعرضها لأنواع معينة من الضوء.
فإمكانية القدرة على التحكم في المواد باستخدام الضوء في التطبيقات مفيدة للغاية، فهي يَسيرة التّكلفة نسبيًا وسهلة التنفيذ وصديقة للبيئة وغير مضرة.
أحد الأمثلة على هذه التطبيقات التي اقترحها الباحثون عبارة عن مادة لاصقة قابلة للانعكاس يمكن تعديلها بواسطة التعرض للضوء.
المفتاح للتقدم الموضّح في هذه الدراسة هي الطريقة التي يُغيّر بها لون الكريستال (diketone (SO، ما أعطى الباحثين نظرة ثاقبة حيّة لما كان يحدث على أصغر المقاييس داخل المركّب الكريستالي.
يقول الكيميائي يوسوكي تاني: «لقد تمكّنا باستخدام هذه المؤشرات المرئية، للخطوات التي تمّت بها عملية الانتقال من حالة الكريستال الصلبة إلى السائل باستخدام الضوء (PCLT)، من تعزيز الفهم الحالي لذوبان الكريستالات على المستوى الجزيئي».
نُشر هذا البحث في مجلة العلوم الكيميائية.
اقرأ أيضًا:
الكريستال السائل حالة جديدة من المادة اقترب العلماء من اكتشافها
البلورات السائلة – حالة المادة الغريبة
ترجمة: خالد عامر
تدقيق: فادي الخطيب
