Een nieuw kristallijn materiaal kan zeer ver buigen zonder te breken. Het is gemaakt van cafeïne en is zelfs bij -100 °C nog steeds elastisch. Het materiaal zou vele toepassingen kunnen hebben, bijvoorbeeld in flexibele elektronica.

De Indiase ontdekkers vonden het kristal toevallig toen ze cafeïne en 4-chloor-3-nitrobenzoëzuur (CNB) wilden cokristalliseren uit methanol. Ze verwachtten dat de verschillende moleculen zich zouden rangschikken in vlakke lagen bovenop elkaar. Na kristallisatie vonden ze echter naast de verwachte kristallen ook naaldjes van ongeveer 5 millimeter lang.

Het bleek dat de naaldjes enorm elastisch zijn. Normale kristallen breken al als je ze slechts een klein beetje probeert te buigen, of veranderen blijvend van vorm. Het nieuwe cokristal kan echter zeer ver buigen, maar springt terug naar zijn oorspronkelijke vorm als je hem weer loslaat.

Met röntgendiffractie werd de unieke structuur van het cokristal duidelijk. De cafeïne- en CNB-moleculen zitten gerangschikt in kam-achtige platen die in elkaar grijpen. Tussen de platen liggen kanaaltjes waarin methanolmoleculen vastzitten.

Deze structuur blijkt het geheim te zijn achter de elasticiteit. Als het naaldje buigt, rekken de moleculaire platen aan de ene kant op, terwijl ze aan de andere kant samen worden gedrukt. De gevangen methanolmoleculen zorgen voor het behoud van de zwakke intermoleculaire bindingen, die de platen bij elkaar houden.

De vondst brengt het onderzoek naar elastische materialen naar een nieuw niveau. Het inzicht in het buigproces op moleculaire schaal is erg belangrijk voor het ontwerpen van kristallen en leidt wellicht tot het ontwerp van hoogwaardige flexibele materialen.

Bron: Angewandte Chemie