科技日報記者 張佳欣
糖做成的晶體，竟然能“硬”到接近鋁。一個國際研究團隊發現，一種由糖衍生而來的有機晶體——黏液酸晶體，在力學性能上表現出極高的剛性，幾乎與金屬鋁相當。這一發現刷新了人們對有機材料“不夠結實”的傳統印象，相關成果發表于最近的《化學科學》雜志。
“剛性”通常以楊氏模量來衡量，反映材料在受力時抵抗形變的能力。日常生活中，鋼鐵、陶瓷往往被視為高剛性材料，而糖、檸檬酸等有機分子則常被認為結構松散、容易破碎。但團隊發現，只要分子在晶體中高度有序、緊密排列，有機材料同樣能展現出出人意料的力學性能。
黏液酸是一種常見的糖衍生化合物，廣泛應用于醫藥和食品工業。團隊在室溫條件下，讓黏液酸水溶液緩慢蒸發，生長出高質量晶體，并對其進行力學性能測試。
結果顯示，在特定晶向上，黏液酸晶體的抗形變能力尤為突出，其楊氏模量達到50.25吉帕，創下有機晶體的最高紀錄。作為對比，純鋁的楊氏模量約為70吉帕。這意味著，這種由輕元素構成的有機晶體，在剛性水平上已接近常見金屬材料。
黏液酸晶體的異常剛性，源于其高致密晶體結構以及由大量氫鍵構成的三維網絡。這些微觀尺度上的“分子連接”如同支架一般，使外部應力能在晶體內均勻分散，從而顯著增強整體抗形變能力。
這類兼具輕量化與高剛性的有機材料，有望在電子器件、藥物制劑等領域發揮作用，為材料設計提供新思路。
