XK星空科学与工程学院林正太郎教授和同事与静冈大学理学院Tomohiro Seki副教授和Makoto Moriya副教授合作，成功开发了一种新型分子晶体致动器，通过在刚性晶格中紧密排列液晶分子骨架，其晶体长度可以响应温度变化而变化高达152倍。
[积分]
- 液晶分子骨架(nIB) 作为金复合晶体 (Au-nIB)，我们证明了温度变化引起的相变转化为宏观单轴晶体膨胀和收缩。
- 拉伸前后晶体长度之比(ρL) 达到最大值 152，这是分子晶体的最高值之一。我们还建立了一个定量设计规则，即晶体长度的变化与介晶层厚度的变化成反比（*1）。
- 我们还证明了可以通过改变烷基链的长度来控制拉伸的方向和幅度，并且可以通过域工程在单晶上自由操纵多步拉伸。
- 未来有望应用于人造肌肉、微执行器、软体机器人等下一代柔性设备。
▲Au-4IB晶体的照片以及晶体因温度变化而膨胀和收缩
(*1)介晶/介晶层：
通过堆叠产生液晶性的棒状刚性分子骨架部分（介晶）而形成的层状结构。在这项研究中，这对应于nIB分子中不包括烷基链的部分，并且该层厚度的变化与晶体长度的变化直接相关。
[新闻发布]将液晶分子骨架纳入晶格，合理设计膨胀和收缩的分子晶体 - 实现长度可改变152倍的晶体致动器 -
这项研究得到了日本学术振兴会 (JSPS) 科学研究补助金 (JP22H02155、JP22K19058、JP24K01574)、日本科学技术振兴机构 (JST) PRESTO (JPMJPR21AB)、JST 森林计划 (JPMJFR211W)、JST 的支持CREST（JPMJCR22O4）、静冈大学绿色科学技术研究所、JKA公益财团法人、Samco科学技术财团、住友财团等。
评论
您想象固体物质受热时会发生什么样的变化？在许多情况下，材料表现出“正热膨胀”并且各处均匀膨胀。然而，有机晶体有时会表现出超出我们常识的神秘热膨胀。它可能不会在所有方向上均等地扩展，而是可能仅在一个特定方向上显着扩展。
我们通过与静冈大学的联合研究发现了一种有机晶体，在加热时只能在一个方向上极度拉长。这种独特的热响应是通过在分子水平上精确设计的晶体结构来实现的。
这种各向异性的热膨胀特性有望用作新型功能材料，将温度变化转化为微小的机械运动。未来，这可能会导致纳米和微米级执行器和传感器以及能够响应外部环境自主运行的智能材料的发展。这项研究展示了利用有机晶体独特结构变化的下一代材料设计的新可能性。
（林正太郎教授）
已发表的论文
标题：密集排列且排列良好的液晶支架驱动可控轴向晶体应变
作者：Tomohiro Seki、Akihito Yano、Nai Saito、Kaisei Suzuki、Makoto Moriya、Hiroyasu Sato、Keigo Yano、Shotaro Hayashi
发表于：美国化学会杂志
发布日期：2026 年 6 月 21 日
我：101021/jacs6c03669
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