بلورات بلاستيكية

البلورة اللدنة هي بلورة تتكون من جزيئات ضعيفة التفاعل، تمتلك درجة معينة من الحرية في التوجيه أو التشكيل . يشير مصطلح "البلورة اللدنة" إلى ليونة هذه البلورات ميكانيكيًا، فهي تشبه الشموع وتتشوه بسهولة. إذا كانت درجة الحرية الداخلية هي دوران الجزيئات، يُستخدم أيضًا مصطلح "الطور الدوار" أو "الطور الدوراني" . ومن الأمثلة النموذجية على ذلك تعديلات الميثان I والإيثان I.

بالإضافة إلى البلورات البلاستيكية الجزيئية التقليدية، توجد أيضًا بلورات بلاستيكية أيونية ناشئة، ولا سيما البلورات البلاستيكية الأيونية العضوية (OIPCs) والبلورات البلاستيكية الأيونية العضوية البروتونية (POIPCs). ^{[ 1 ] [ 2 ]} تُعدّ POIPCs أملاحًا عضوية بروتونية صلبة تتكون من خلال انتقال البروتون من حمض برونستد إلى قاعدة برونستد، وهي في جوهرها سوائل أيونية بروتونية في الحالة المنصهرة، وقد وُجد أنها موصلات بروتونية واعدة في الحالة الصلبة لخلايا وقود غشاء تبادل البروتونات ذات درجة الحرارة العالية . ^{[ 1 ]} ومن الأمثلة عليها بيرفلوروبوتان سلفونات 1،2،4-تريازوليوم ^{[ 1 ]} وميثان سلفونات إيميدازوليوم . ^{[ 2 ]}

إذا تجمدت درجة الحرية الداخلية بطريقة غير منتظمة، نحصل على زجاج اتجاهي . قد تكون درجة الحرية الاتجاهية دورانًا شبه حر، أو قد تكون انتشارًا قفزيًا بين عدد محدود من الاتجاهات الممكنة، كما هو موضح بالنسبة لرباعي بروميد الكربون . ^{[ 3 ]}

تتميز أنماط حيود الأشعة السينية للبلورات البلاستيكية بشدة انتشار عالية بالإضافة إلى قمم براغ الحادة . ^{[ 1 ]} في نمط المسحوق، تبدو هذه الشدة مشابهة لخلفية غير متبلورة كما هو متوقع في السوائل، ^{[ 1 ]} ولكن في البلورة الأحادية، يظهر أن المساهمة المنتشرة ذات بنية عالية. يمكن استخدام قمم براغ لتحديد بنية متوسطة، ولكن نظرًا لوجود قدر كبير من عدم الانتظام، فإن هذه الطريقة ليست مفيدة جدًا. إن بنية التشتت المنتشر هي التي تعكس تفاصيل عدم الانتظام المقيد في النظام. وقد سهّلت التطورات الحديثة في الكشف ثنائي الأبعاد في خطوط حزم السنكروترون دراسة هذه الأنماط عبر تقنيات مثل تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة .

اكتشف الكيميائي البلجيكي جان تيمرمانز البلورات البلاستيكية عام 1938 ^{[ 4 ]} من خلال انخفاض إنتروبيا انصهارها بشكل غير طبيعي . وجد أن المواد العضوية التي تقل إنتروبيا انصهارها عن 17 جول/كلفن/مول تقريبًا ⁽ حوالي ^2R ، حيث R هو ثابت الغازات العام ) تتمتع بخصائص مميزة. أطلق تيمرمانز عليها اسم "البلورات الجزيئية الكروية " . وفي عام 1948، بيّن ميشيلز أن هذه المركبات العضوية قابلة للتشوه بسهولة، وأطلق عليها بناءً على ذلك اسم " البلورات العضوية البلاستيكية " ( cristaux organiques plastiques ). ^{[ 5 ]}

تُظهر بعض البلورات البلاستيكية، مثل أمينوبوران ، عند تعرضها للإجهاد الميكانيكي، سلوكًا مشابهًا للمعادن المطيلية كالرصاص والذهب والفضة والنحاس. وهذا يختلف عن البلورات الجزيئية النموذجية، التي تتسم بالهشاشة والكسر.

فعلى سبيل المثال، عندما تقترب هذه المواد من درجة انصهارها، تصبح شديدة الليونة وقابلة للطرق. وتحت الضغط، يمكن لهذه البلورات أن تتدفق عبر ثقب. كما أنها تُظهر انحناءً والتواءً وتمددًا مع خاصية التخصر المميزة تحت ضغط مناسب. ويمكن تشكيل هذه البلورات في أشكال متنوعة، تمامًا مثل النحاس أو الفضة. ^{[ 6 ]} يتميز بيرفلوروسيكلوهكسان بلدونة عالية لدرجة أنه يبدأ بالتدفق تحت وزنه. ^{[ 7 ]}

مثل البلورات السائلة ، يمكن اعتبار البلورات البلاستيكية مرحلة انتقالية بين المواد الصلبة الحقيقية والسوائل الحقيقية، ويمكن اعتبارها مادة لينة . ومن السمات المشتركة الأخرى وجود النظام والفوضى معًا. وعادةً ما تُلاحظ كلتا الحالتين بين حالتي الصلابة والسيولة الحقيقيتين على مقياس درجة الحرارة.

بلورة حقيقية → بلورة بلاستيكية → سائل حقيقي

بلورة حقيقية → بلورة سائلة → سائل حقيقي

يُمكن ملاحظة الفرق بين البلورات السائلة والبلورات البلاستيكية بسهولة باستخدام حيود الأشعة السينية. تتميز البلورات البلاستيكية بترتيب قوي بعيد المدى، ولذلك تُظهر انعكاسات براغ حادة. ^{[ 1 ]} أما البلورات السائلة، فلا تُظهر قمم براغ أو تُظهر قممًا عريضة جدًا، لأن الترتيب فيها ليس بعيد المدى. غالبًا ما تكون الجزيئات التي تُسبب سلوك البلورات السائلة ذات شكل مُستطيل أو قرصي. تتكون البلورات البلاستيكية عادةً من أجسام كروية تقريبًا. من هذا المنطلق، يُمكن اعتبارهما نقيضين.

تمر بعض البلورات السائلة بمرحلة بلورية لدنة قبل انصهارها. وبشكل عام، تكون البلورات السائلة أقرب إلى السوائل، بينما تكون البلورات اللدنة أقرب إلى البلورات الحقيقية.

ترتبط البلورات البلاستيكية ارتباطًا وثيقًا بالبلورات الكوندسية ، وهي بلورات غير منتظمة التكوين ولكنها مع ذلك تمتلك ترتيبًا انتقاليًا ودورانيًا. ^{[ 8 ]}