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来自印度加尔各答科学教育与研究中心、Kharagpur理工学院与德国亚琛工业大学的一支科研团队发现了一类具备自主自愈能力的压电分子晶体。该团队在发表于《科学》的论文中介绍了他们关于压电分子晶体的工作以及其研究的具备自愈功能的晶体。
正如研究人员提到的，自愈材料成为近年来的研究热点。已取得的成果包括一些聚合物、凝胶等材料，它们可以在受到损伤时实现一定程度的自愈。不过，它们无一例外都为柔性材料。在这项新研究中，研究人员“更上一层楼”：研发出一种具备自愈功能的硬质材料。这意味着他们探索出了一种获得具备损伤自愈能力的、分子规则排列的致密材料的方法。
(A)一条规则的1维水链横贯整个晶体并桥接了两侧的联吡唑分子。(B)ab平面内的晶体块，其中红色圆圈标注了水通道，蓝色圆圈标注了由密堆积甲基形成的疏水区域。（图片来源：Bhunia S.,et al.）
该团队所研究的压电分子晶体是一种能够将机械能转换为电能的晶体。麦克风中使用的晶体便是这样的晶体。分子间存在吸引力是压电晶体的固有属性，研究人员据此推断它们可能具备自愈能力。多次尝试后，研究人员选定了联吡唑有机晶体。他们设法令样本晶体生长为微小的针状（2毫米长×0.2毫米宽），再加载合适的压力并使其断裂，然后观察它们如何回弹并恢复原状。偏光显微镜下观察到的结果显示，该材料的确实现了自愈。
未受损晶体内部分子偶极子的结构简图（上），以及断裂后在断裂面两侧产生相反电极性的示意图（下）。断裂晶体上的颜色梯度分别表示负电荷（蓝色）和正电荷（绿色）。（图片来源：Bhunia S.,et al.）
目前尚不清楚该团队发现的这种晶体具体可以用在何处，但重要的是，他们的工作证明了以特定方式生长的压电分子晶体具备自愈能力。研究人员认为类似晶体可能用于光学和纳米探测设备，甚至将来用于多媒体设备屏幕的生产，使得智能手机（屏幕）在摔碎后能够自愈。
作者：Bob Yirka
翻译：张宇哲
审校：董子晨曦
引进来源：物理学家组织网
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