Het is vaak eenvoudig om te observeren dat polymorfe materialen faseovergangen kunnen ondergaan dankzij veranderingen in kleur, geleidbaarheid, fotovoltaïsche efficiëntie of andere functionele eigenschappen. In tegenstelling hiermee blijft het uitdagend om te beheersen onder welke externe stimuli - zoals stress, temperatuur, adsorptie - deze materialen transformeren. Toch zou het mogelijk maken van dergelijk polymorf materiaalontwerp een baanbrekende verandering betekenen voor urgente maatschappelijke uitdagingen, van toegang tot drinkwater tot het produceren van groene energie. Dit vereist een grondig begrip van hoe het veranderen van de structuur van een materiaal haar polymorfisme en macroscopische functie beïnvloedt.

STRAINSWITCH streeft ernaar het ontwerp van polymorfe materialen te transformeren door het zogenaamde strain engineering concept te ontwikkelen. Het centrale kenmerk in deze in silico benadering is rek (of strain): de mate waarin een materiaal vervormt als gevolg van externe of interne stimuli. Enerzijds brengen externe stimuli rek teweeg, zelfs voordat ze een faseovergang activeren. Anderzijds veroorzaakt ruimtelijke wanorde in een structuur, aanpasbaar vanaf het atoom- tot het apparaatniveau, eveneens rek die interfereert met externe strain fields. De belangrijkste hypothese is dat het mogelijk is om systematisch te voorspellen welke wanorde nodig is om ervoor te zorgen dat polymorfisme alleen optreedt onder welgedefinieerde externe stimuli, en dit door deze interne en externe spanningsvelden met elkaar te balanceren.

Om deze hypothese te bevestigen, zullen nieuwe in silico methoden ontwikkeld worden in STRAINSWITCH met als doel:
i. te begrijpen hoe wanorde strain fields opwekt in een materiaal die zich zowel door de ruimte (3D) als door de tijd (+1D) verspreiden, om zo 4D-materiaalontwerp mogelijk te maken;
ii. te voorspellen welke interne strain fields het polymorfisme van een materiaal activeren onder specifieke externe stimuli.

STRAINSWITCH zal beide doelen combineren om fundamentele relaties tussen wanorde, rek en functie te identificeren, die experimenteel kunnen worden gevalideerd voor metaal-organische rooster en metaalhalideperovskieten. Ze zullen de weg vrijmaken voor het 4D-ontwerp van polymorfe materialen met toepassingen in wateropvang, fotovoltaïsche apparaten en meer.