Новаторский новый принцип: корейские исследователи открыли революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) под руководством профессора Джуну Чонга с факультета физики недавно открыла новаторский принцип движения на микроскопическом уровне. Их результаты показывают, что объекты могут достигать направленного движения, просто периодически меняя свои размеры в жидкокристаллической среде. Это инновационное открытие имеет большой потенциал для многих областей исследований и может привести к разработке миниатюрных роботов в будущем.

В своем исследовании команда заметила, что пузырьки воздуха внутри жидкого кристалла могут двигаться в одном направлении, периодически меняя свои размеры, в отличие от симметричного роста или сжатия, обычно наблюдаемого у пузырьков воздуха в других средах. Вводя в жидкий кристалл пузырьки воздуха размером с человеческий волос и манипулируя давлением, исследователи смогли продемонстрировать это необычное явление.

Слева направо: Сун-Джу Ким, профессор Джуну Чжон и профессор-исследователь Юджин Ом. 1 кредит

Ключ к этому явлению лежит в создании фазовых дефектов внутри структуры жидкого кристалла рядом с пузырьками воздуха. Эти дефекты нарушают симметричную природу пузырьков, позволяя им испытывать однонаправленную силу, несмотря на их симметричную форму. Поскольку пузырьки воздуха колеблются в объеме, толкая и притягивая окружающие их жидкие кристаллы, они толкаются в фиксированном направлении, игнорируя законы традиционной физики.

«Это новаторское наблюдение демонстрирует способность симметричных объектов демонстрировать направленное движение посредством симметричных движений — беспрецедентное явление», — сказал Сунг-Джу Ким, первый автор исследования. Он также подчеркнул возможность применения этого принципа к широкому спектру сложных жидкостей, помимо жидких кристаллов.

Рассеянные пульсирующие пузырьки в НЖК. 1 кредит

Профессор Чон прокомментировал: «Этот интересный результат подчеркивает важность нарушения симметрии во времени и пространстве при передвижении на микроскопическом уровне. Более того, он служит хорошим предзнаменованием для продвижения исследований в области разработки микроскопических роботов».

Ссылка: «Пульсирующие пузырьки плавают симметрично в анизотропной жидкости за счет нематической динамики», авторы Сунг-Джу Ким, Зиджа Кусс, Юджин Ом и Джун-Ву Чжон, 9 февраля 2024 г., Природные коммуникации.
дои: 10.1038/s41467-024-45597-1

Это исследование было поддержано Национальным исследовательским фондом Кореи (NRF), Институтом фундаментальных наук (IBS) и Словенским исследовательским агентством (ARRS).