Un nou principiu de pionierat – cercetătorii coreeni au descoperit un fenomen revoluționar în cristalele lichide

Cercetătorii au descoperit că obiectele pot realiza mișcare direcționată în interiorul unui cristal lichid prin schimbarea periodică a dimensiunilor lor, deschizând calea pentru progrese în microrobotică.

Un grup de cercetare de la Institutul Național de Știință și Tehnologie din Ulsan (UNIST), condus de profesorul Junwoo Jeong de la Departamentul de Fizică, a descoperit recent un principiu de pionierat al mișcării la nivel microscopic. Descoperirile lor dezvăluie că obiectele pot realiza mișcare direcționată pur și simplu prin schimbarea periodică a dimensiunilor lor într-un mediu cristalin lichid. Această descoperire inovatoare are un potențial mare pentru multe domenii de cercetare și ar putea duce la dezvoltarea roboților miniaturali în viitor.

În cercetarea lor, echipa a observat că bulele de aer din interiorul unui cristal lichid se pot mișca într-o direcție modificându-și periodic dimensiunile, în contrast cu creșterea sau contracția simetrică observată de obicei în bulele de aer din alte medii. Prin introducerea de bule de aer, asemănătoare ca mărime cu cea a părului uman, în cristalul lichid și manipularea presiunii, cercetătorii au reușit să demonstreze acest fenomen neobișnuit.

De la stânga: Sung-Joo Kim, profesorul Junwoo Jeong și profesorul de cercetare Eugene Ohm. Credit: Unest

Cheia acestui fenomen constă în crearea defectelor de fază în cadrul structurii cristalelor lichide lângă bulele de aer. Aceste defecte perturbă natura simetrică a bulelor, permițându-le să experimenteze o forță unidirecțională în ciuda formei lor simetrice. Pe măsură ce bulele de aer fluctuează în volum, împingând și trăgând cristalele lichide din jurul lor, ele sunt împinse într-o direcție fixă, sfidând legile fizicii convenționale.

„Această observație de pionierat demonstrează capacitatea obiectelor simetrice de a prezenta mișcare direcționată prin mișcări simetrice, un fenomen fără precedent”, a spus Sung-Ju Kim, primul autor al studiului. De asemenea, a subliniat potențialul ca acest principiu să fie aplicat la o gamă largă de lichide complexe, altele decât cristalele lichide.

Bule pulsate împrăștiate în NLC. Credit: Unist

Profesorul Jeong a comentat: „Acest rezultat interesant subliniază importanța ruperii simetriei în timp și spațiu în conducerea locomoției la nivel microscopic. În plus, este de bun augur pentru promovarea cercetării în dezvoltarea roboților microscopici.

Referință: „Bulele pulsatoare plutesc simetric într-un fluid anizotrop prin dinamică nematică” de Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm și Jun-Woo Jeong, 9 februarie 2024, Comunicarea naturii.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1

Această cercetare a fost susținută de Fundația Națională de Cercetare din Coreea (NRF), Institutul de Științe de bază (IBS) și Agenția de Cercetare Slovenă (ARRS).