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요코하마시립대학(横浜市立大學), 도쿄대학(東京大學) 등의 연구그룹이 초탄성에 기반하여 가역적 발광 ‘크로미즘(chromism)’을 나타내는 유기 결정을 발견함. 열이나 빛, 압력, 전기 등의 외부 자극에 따라 색상이 가역적으로 변화하는 물질이 있는데, 이 현상을 크로미즘이라고 함. 압력 등의 기계적 자극으로 발광 특성이 변화하는 ‘메카노크로믹(Mechanochromic)’ 발광 재료는 기계적 자극을 검출하는 스마트 머티리얼이 됨. 유기 결정에는 기계적 자극에 의해 결정이 상변태를 일으킴으로써 메카노크로믹 발광을 일으키는 것이 있는데, 이때의 상변화는 일반적으로 불가역적이며, 자극을 제거하면 자발적으로 초기 상태로 돌아가는 재료는 수만 기압(3~10GPa)의 높은 압력에서 관찰되는 것으로만 한정되었음. 연구진은 HPIP 유도체로 7Cl를 합성하고 초탄성 메카노 발광 크로미즘을 연구한 결과, 7Cl의 결정상에는 자외선 조사로 황록색(파장~520nm)으로 빛나는 YG 결정과 주황색(파장~582nm)으로 빛나는 YO 결정이 있음. 압력을 가했을 때 결정상은 YO 결정인 것을 X선 결정구조해석을 통해 확인함. 가역적으로 결정에 미치는 부하를 바꿈으로써 연속적인 결정–결정 상전이를 일으켜 발광 색을 변경, 2개의 발광 비율을 임의로 제어함. 7Cl의 결정은 ‘초탄성 발광 크로미즘’을 나타내는 것으로 확인됨. 본 연구 성과는 초탄성과 크로미즘을 겸비한 재료 개발의 계기가 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ (A Superelastochromic Crystal) 온라인 판에 게재됨.