面向光互动分子晶体的微机械模型

分子晶体对光刺激会产生弹性、扭转、卷曲、跳跃或其他运动学行为。这些行为受到光强度、晶体几何形状比例以及相变伴随体积变化等因素的影响。虽然这些因素 individually 解释了系统内部能量增加及其随宏观变形最小化后的结果，但并未完全解释分子晶体中观察到的变形多样性。本文提出一种基于 Cauchy-Born 规则和光化学反应理论的微机械模型，用于预测分子晶体的宏观响应。通过考虑相变期间晶格几何变化和微观结构图案，我们以代表性分子晶体（水杨酰胺）为例，预测了一系列变形。由此发现，光激发态与跨多谷能势场的能量最小化路径之间的相互作用对于弯曲和扭转变形至关重要。我们利用该模型分析了颗粒几何形状和入射光强度对宏观变形的作用，并在水杨酰胺晶体中识别了产生剪切和扭转变形的几何区域。该微机械模型具有普适性，可适用于预测其他发生固态到固态相变的分子晶体的光机械变形，并可作为计算设计工具用于工程化可逆且可控的驱动单元。