13 Мар 2018, 18:36Кристаллы глицина при деформации могут производить заметно больший электрический заряд, чем обычные керамика или полимер. Пьезоэлектрические коэффициенты в кристаллах бета-глицина впервые измерили ученые Уральского федерального университета вместе с коллегами из Лимерикского университета (Ирландия) и Университета Авейру (Португалия).
Выяснилось, что эффективная упаковка молекул вдоль определенных кристаллографических плоскостей и направлений в кристалле повышает пьезоэлектрический коэффициент. Самая высокая предсказанная учеными пьезоэлектрическая константа для напряжения в кристаллах бета-глицина — 8 вольт/миллиньютон. Это на порядок больше, чем напряжение, сгенерированное любой используемой сейчас керамикой или полимером, говорится в результатах исследования.
Современный интерес к применению пьезоэлектричества (возникновению электрического заряда при сжатии или растяжении материалов) в медицине и биологии возник благодаря его проявлению в биологических молекулах, например, синтетических полипептидах или кристаллах аминокислот, включая гамма-глицин. Эффект был выявлен в костной ткани, коллагене, эластине и синтетическом костном гидроксиапатите.
Глицин — это простейшая аминокислота, она входит в состав множества белков и биологически активных соединений. Одна из его форм, бета-глицин, считается перспективным нелинейно-оптическим материалом с высоким значением коэффициента нелинейно-оптической восприимчивости, широким окном прозрачности, высоким порогом разрушения.
«Это позволяет рассматривать глицин как перспективный материал, который можно использовать не только как пьезоэлектрический преобразователь (например, для активации биологических процессов), но и в биосовместимых устройствах памяти, оптических переключателях, затворах транзисторов и так далее, — считает один из авторов работы, завлабораторией наноразмерных сегнетоэлектрических материалов института естественных наук и математики УрФУ Андрей Холкин. — Наши результаты открывают новые перспективы для таких применений».
Научная работа опубликована вжурнале Nature Materials.