Molecular Mechanisms of Superelasticity and Ferroelasticity in Organic Semiconductor Crystals
Molecular Mechanisms of Superelasticity and Ferroelasticity in Organic Semiconductor Crystals
复制标题
有机半导体晶体超弹性和铁弹性的分子机制
DOI：
10.1021/acs.chemmater.1c00080
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发表时间：
2021
影响因子：
8.6
通讯作者：
Zhao, Kejie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sun, Hong;Park, Sang Kyu;Diao, Ying;Kvam, Eric P.;Zhao, Kejie
通过协同相变实现的柔性有机晶体吸引了人们对固态化学的巨大兴趣，以生产轻质、生物相容且环境友好的设备。最近推出的超弹性和铁弹性有机半导体晶体提供了一种实现超柔性单晶电子学的途径。然而，在有机晶体中的合作转变的机制的理解，而在新生阶段，大多数这样的研究依赖于试错的方法在分子设计。与金属合金中的相变相比，理解有机相变的关键挑战是涉及复杂分子动力学和缺陷的难以捉摸的晶体学。在这里，我们利用相变理论，遗传算法精细的分子建模，和实验验证，研究在双（三异丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯半导体晶体中的通用合作跃迁。结合晶格晶体学和分子运动理论，系统地研究了热弹性、超弹性和铁弹性互变相变以及分子的孪生。我们说明了与分子孪生过程相关的向错偶极子和分子堆垛层错的分子缺陷。基本的理解支持在各种有机固体的合作过渡的分子机制，以促进环境响应的有机器件的新途径。
Flexible organic crystals enabled by cooperative phase transitions attract enormous interest in solid-state chemistry to produce light, biocompatible, and environmentally benign devices. The recently unveiled super- and ferroelastic organic semiconductor crystals provide a pathway to achieve ultraflexible single-crystal electronics. However, the mechanistic understanding of cooperative transitions in organic crystals is rather at the nascent stage, and most of such studies rely on the trial-and-error approach in molecular design. Compared to the well-studied phase transition in metallic alloys, the key challenge in understanding the organic phase transitions is the elusive crystallography involving intricate molecular dynamics and defects. Here, we leverage the phase transformation theory, genetic algorithm refined molecular modeling, and experimental validation to study the versatile cooperative transitions in bis(triisopropylsilylethynyl)-pentacene semiconductor crystals. The molecular rotation governed thermoelasticity, interconvertible super- and ferroelastic transitions, and molecular twinning are systematically studied by integrating the lattice crystallography and molecular motions. We illustrate the molecular defects of disclination dipoles and molecular stacking faults associated with the molecular twinning process. The fundamental understanding underpins the molecular mechanism of cooperative transitions in a variety of organic solids to promote a new avenue of environmentally responsive organic devices.
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影响因子：
15
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Ž. Skoko;S. Zamir;P. Naumov;J. Bernstein
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--
作者：
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通讯作者：
Toshiyuki Sasaki;Shunichi Sakamoto;Yuichi Takasaki;S. Takamizawa
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作者：
Toshiyuki Sasaki;Shunichi Sakamoto;S. Takamizawa
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S. Takamizawa
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--
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H. Cuppen
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--
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Jichen Li
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Jichen Li