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Unusually Large Young’s Moduli of Amino Acid Molecular Crystals

Abstract

Young’s moduli of selected amino acid molecular crystals were studied both experimentally and computationally using nanoindentation and dispersion‐corrected density functional theory. The Young modulus is found to be strongly facet‐dependent, with some facets exhibiting exceptionally high values (as large as 44 GPa). The magnitude of Young’s modulus is strongly correlated with the relative orientation between the underlying hydrogen‐bonding network and the measured facet. Furthermore, we show computationally that the Young modulus can be as large as 70–90 GPa if facets perpendicular to the primary direction of the hydrogen‐bonding network can be stabilized. This value is remarkably high for a molecular solid and suggests the design of hydrogen‐bond networks as a route for rational design of ultra‐stiff molecular solids.

Ungewöhnlich steife Aminosäurekristalle: Die Elastizitätsmoduln von fünf prototypischen Aminosäurekristallen wurden mithilfe einer Kombination von Computer‐ und experimentellen Studien bestimmt. Diese einfachen molekularen Feststoffe weisen unerwartet große Elastizitätsmoduln auf, was dafür spricht, dass die mechanische Steifigkeit der Kristalle durch die Ausrichtung des intermolekularen H‐Brücken‐Netzwerks bestimmt werden könnte.

Autoren:   Ido Azuri, Elena Meirzadeh, David Ehre, Sidney R. Cohen, Andrew M. Rappe, Meir Lahav, Igor Lubomirsky, Leeor Kronik
Journal:   Angewandte Chemie
Jahrgang:   2015
Seiten:   n/a
DOI:   10.1002/ange.201505813
Erscheinungsdatum:   16.09.2015
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