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迄今為止,晶體工程主要關注控制其產品分子的整體結構特徵。但在最新一期《科學》雜誌上發表的一份報告中,明尼蘇達大學的研究人員描述了一種晶體設計策略,該策略能夠精確控制晶體的對稱性和結構。
邁克爾·沃德、K·特拉維斯·霍爾曼和亞當·M·皮沃瓦爾成功地誘導晶體以他們想要的方式形成:使晶格框架內的所有分子都朝同一方向排列。“我們正在做的事情,”沃德解釋說,“是晶體工程,這意味著透過觀察分子本身並詢問它們將如何引導自身形成三維晶格,來設計基於分子的固態結構。”科學家們組裝了一個框架,該框架由柔性氫鍵片層支撐,並由香蕉形支柱支撐。透過迫使支柱沿同一方向排列,研究人員建立了只能容納一種取向的客體分子的通道。由於所有這些分子都排列整齊,該材料使其照射到的光頻率增加一倍,這種性質被稱為二次諧波產生 (SHG)。
這種 SHG 活動可能有助於這種新型晶體在光電子學(電和光的相互轉換)中找到用途,例如在雷射器或光開關中。沃德表示,晶體生成過程可以進行修改,這表明未來可能會製造出具有相同基本框架的其他晶體。“作者總結說,以如此詳細的程度預測晶體結構,是“有機固態化學中一項相當不尋常的成就。”