Znanstvenici s Kemijskog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu postigli su značajan znanstveni iskorak u području mehanike kristala. Znanstveni tim pod vodstvom prof. dr. sc. Marijane Đaković po prvi je puta razjasnio kako kristali jednodimenzijskih (1D) koordinacijskih polimera reagiraju na elastično savijanje. Rezultati istraživanja objavljeni su u prestižnom časopisu Journal of the American Chemical Society (JACS), u radu pod naslovom Unveiling Structure-Dynamic Processes in Crystals of 1D Cd(II) Coordination Polymers during the Elastic Flexible Events.

Suprotno dosadašnjim saznanjima da se elastičnost kristala temelji isključivo na ugađanjima slaganja molekula unutar kristalne strukture, bez promjena njihove unutarnje građe, ovo istraživanje otkriva da se kod 1D koordinacijskih polimera elastičnoj deformaciji prilagođava i sama polimerna okosnica koja se pritom rasteže i sabija, poput molekulske opruge. Istovremeno, organski ligandi rotiraju i time dodatno doprinose elastičnom savijanju kristala. Ovaj novoopisani mehanizam dokazuje da se elastičnost u takvim materijalima ostvaruje kroz koordiniranu unutarnju dinamiku cijelog sustava.

Strukturna dinamika koja omogućava elastičnu savitljivost kristala detaljno je istražena primjenom naprednih eksperimentalnih metoda, uključujući mikrofokusnu sinkrotronsku rendgensku difrakciju (μ-SCXRD), AFM nanoindentaciju, mikrofokusnu Ramanovu spektroskopiju i kvantno-mehaničke račune. Mapiranjem strukturnih promjena u kristalu do kojih dolazi tijekom savijanja istraženo je i strukturno ugađanje na supramolekulskoj razini te je ustanovljeno da smjerovi s najslabijim međumolekulskim interakcijama podliježu najvećim deformacijama, čime je uspostavljena jasna veza između promjena u unutarnjoj građi i supramolekulskoj arhitekturi s mehaničkom fleksibilnosti kristala.

Ovi rezultati predstavljaju temelj za razvoj kristala s ciljano oblikovanim mehaničkim odgovorom, što otvara nove mogućnosti u razvoju pametnih materijala za primjenu u fleksibilnoj elektronici, senzorima, adaptivnim optičkim uređajima te robotici. Ovim rezultatima hrvatski su znanstvenici još jednom potvrdili svoj doprinos vrhunskim istraživanjima u području mehaničke fleksibilnost kristala kao i kemije materijala.

Istraživanje je proizašlo iz projekta Hrvatske zaklade za znanost „Od oblika do funkcije: fleksibilni kristalni materijali s kontroliranim mehaničkim odzivom” (IP-2019-04-1242).