开裂的微晶体愈合后，重新困住光

光子器件正在变小：传输光的波导、困住光的谐振腔、激光器。在这样的尺度上，一道微观裂纹就足以让它们报废。作者写道，有机光学晶体中裂纹如何形成、又如何愈合，“在很大程度上仍未被探索”。

用他们的话说，能修复自身裂纹的晶体是“一种罕见而非凡的现象”。论文引用的早期例子包括岩盐、氯化钾和氧化铝，以及几种分子晶体。但它们大多长达数毫米到数厘米，要用镊子和针来操作。有些愈合得很慢：约3毫米长的晶体在挤压24小时后只恢复了6.7%。另一些针状晶体则在几毫秒内重新接合。

把显微镜针尖当锤子

印度海得拉巴大学和卡纳塔克中央大学的Melchi Chosenyah、Rajadurai Chandrasekar及其同事，深入到晶体作为光学元件工作的尺度。他们使用了一种名为HDMAC的有机化合物，它在紫外光下发出橙红色的光，发射峰位于660纳米。把它的溶液滴在玻璃载片上，就会形成边长几十微米的正方形和长方形薄晶体。

他们的工具是原子力显微镜的悬臂针尖，既用来以可控方式弄裂晶体，也用来把碎块推回一起。作者借用了骨折的术语：横向裂纹横穿晶体，纵向裂纹沿着晶体延伸，斜向裂纹沿对角线走向；撕脱则是扯下一小块碎片。

碎块融合在一起

• 在一块约13.7×12.5微米的晶体中，当晶体的侧面被向内推时，一道斜向裂纹消失了。在电子显微镜下，修复处几乎天衣无缝，高倍放大时才能看到一条淡淡的线。只有一块碎片被扯掉的地方没有愈合。
• 一块约20微米长的晶体被分成了两个独立的碎块。重新对齐并压在一起后，它们立刻愈合。之后用针尖推动时，这块晶体作为一个整体移动。
• 沿两个不同晶面的裂纹都愈合了。只要断裂面保持干净，几乎所有微晶体都能愈合；断口处散落的细小碎屑会妨碍愈合。
• 一块分子堆积方式相同的大片状晶体没有干净地开裂，而是碎裂了，也没有愈合。

有多少光回来了

长晶体可以充当波导：在一端发出的光会传到另一端。在一块271微米长的晶体上，团队用405纳米激光照射一端，在另一端收集被引导过来的光，分别在开裂前和愈合后进行测量。两者比较得出约**80%的“愈合效率”。在六块这样的晶体中，这一数值在32%至99%**之间。损失来自在修复后的裂纹处散射的光，尤其是在碎片缺失的地方。

谐振腔复原

薄晶体还能充当谐振腔：它的上下两面就像镜子，只有某些颜色的光能在两面之间积聚起来。晶体越薄，这些共振之间的间隔就越宽。一块31×28微米、厚1.8微米的晶体显示出间隔17.8纳米的共振。

团队沿中线纵向弄裂了这块晶体，但没有把它分开。在裂纹处，共振被强烈抑制。愈合后，它们回来了，光谱与完好晶体的光谱一致。每隔257纳米逐层拍摄的荧光图像显示，只有顶部几层留有淡淡的裂纹痕迹；在约770纳米以下，内部看起来已经愈合。

接缝处更软

用同样的力把金刚石针尖压入晶体，在完好区域压入95纳米，在愈合区域压入115纳米。愈合区的刚度，即它的杨氏模量，从2.15吉帕降到1.49吉帕，约为原来的三分之二，硬度大约减半。卸载后，它仍能部分回弹。

是什么把碎块粘在一起？分子间作用力的计算指向沿两个愈合面分布的连续吸引链：分子之间的氢键，以及相邻层之间的偶极吸引，作者认为这是驱动力之一。

作者强调，没有哪个单一数字能概括愈合效率：晶体大小、裂纹类型以及碎块重新对齐的程度都会改变结果。他们的目标是能在损伤后存活下来的光学元件——发光的晶体一旦破碎，还能重新投入工作。