Η έρευνα αποκαλύπτει πώς εμφανίζεται πρώτα η τάξη σε υγρούς κρυστάλλους

Οι υγροί κρύσταλλοι είναι συναρπαστικές καταστάσεις ύλης που γεφυρώσουν το χάσμα μεταξύ υγρών και στερεών. Χαρακτηρίζονται από μακρά μόρια που μοιάζουν με ράβδο που ευθυγραμμίζονται προς ορισμένες κατευθύνσεις, δίνοντας στο υγρό ένα βαθμό τάξης που δεν βρίσκεται στα συνηθισμένα υγρά. Ωστόσο, οι ακριβείς μηχανισμοί με τους οποίους λαμβάνει χώρα αυτή η παραγγελία παρέμειναν ένα μυστήριο.

Τώρα, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, το Μπέρκλεϊ και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, η Σάντα Μπάρμπαρα, διεξήγαγε μια σειρά πειραμάτων και προσομοιώσεων υπολογιστών που ρίχνουν φως στο πώς η τάξη εμφανίζεται για πρώτη φορά σε υγρούς κρυστάλλους. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν σήμερα στο περιοδικό Nature Physics, παρέχουν μια λεπτομερή εικόνα της διαδικασίας με την οποία μεταβαίνουν αυτά τα υλικά από μια διαταραγμένη κατάσταση σε μια διαταγμένη.

"Ήμασταν σε θέση να δείξουμε ότι η παραγγελία υγρών κρυστάλλων συμβαίνει σε μια σειρά βημάτων", δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Daniel Beller, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικών Υλικών στο UC Berkeley. "Πρώτον, τα μόρια σχηματίζουν μικρές, τοπικές συστάδες που είναι τυχαία προσανατολισμένες. Στη συνέχεια, αυτά τα συστάδες αρχίζουν να συγχωνεύονται και να ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους έως ότου ολόκληρο το υγρό γίνει μια ομοιόμορφη, διατεταγμένη φάση".

Οι ερευνητές παρατήρησαν αυτή τη διαδικασία συνδυάζοντας δύο διαφορετικές πειραματικές τεχνικές:πολωμένη οπτική μικροσκοπία και σκέδαση ακτίνων Χ. Η πολωμένη οπτική μικροσκοπία επιτρέπει στους ερευνητές να απεικονίζουν τον προσανατολισμό των μορίων υγρών κρυστάλλων, ενώ η σκέδαση ακτίνων Χ παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη διάταξη των μορίων. Συνδυάζοντας αυτές τις δύο τεχνικές, οι ερευνητές ήταν σε θέση να πάρουν μια πλήρη εικόνα της διαδικασίας παραγγελίας.

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης παρέχουν νέες γνώσεις σχετικά με τη θεμελιώδη συμπεριφορά των υγρών κρυστάλλων και θα μπορούσαν να έχουν συνέπειες για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, όπως οθόνες και αισθητήρες υγρών κρυστάλλων.

"Η κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους η τάξη των υγρών κρυστάλλων είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη νέων υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές", δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Nitash Balsara, καθηγητής επιστήμης και μηχανικών υλικών στο UC Berkeley. "Αυτή η μελέτη παρέχει ένα θεμέλιο για μελλοντικές εργασίες σε αυτόν τον τομέα και θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που βασίζονται σε υγρούς κρυστάλλους".