Molekylær skala transportør med et twist, drevet af flydende krystaldefekter

Defekter, der bryder symmetrien i ellers ordnet materiale, kaldes topologiske defekter. I faste krystaller, de kaldes dislokationer, fordi de afbryder det regelmæssigt strukturerede atomgitter. I modsætning, topologiske defekter kaldet disclinationer har form af sløjfer i flydende krystal af den nematiske sort, hvis aflange molekyler ligner en stim af fisk. Nye forsøg understøttet af en teoretisk model viser, hvordan defekter, der danner sløjfer omkring snoede plastfibre dyppet i flydende krystal, kan bruges til transport af biokemiske stoffer, når de styres af elektriske og magnetiske felter.

Udgivet i EPJ E , disse fund - opnået af Mallory Dazza fra Ecole normale supérieure Cachan, Frankrig, og kolleger - har potentielle anvendelser i elektro -optiske mikromekaniske og mikrofluidiske systemer.

Frugten af ​​en portugisisk, Slovensk og fransk samarbejde, dette arbejde fokuserer på fejl kaldet 'captive disclination loops'. Forfatterne satte sig for at manipulere disse sløjfer stabiliseret ved at omringe snoede fibre, som en halskæde, ved at anvende et magnetfelt, der er skråt på fibrene. Dazza og hendes kolleger fandt ud af, at sløjfer er følsomme over for, om fibrene er snoet på en højrehåndet eller venstrehåndet måde. Denne håndethed er en egenskab, der er hjemmehørende i cellulosefibre eller kan induceres af et simpelt twist i plastfibre.

Forfatterne fandt også, at hældningen af ​​en sløjfe er proportional med vinklen på fiberens vridning. Dette fik dem til at indse, at hældningen øges, når et elektrisk eller magnetisk felt påføres vinkelret på fiberen.

I øvrigt, sløjferne har evnen til at bevæge sig ved siden af ​​en translationel bevægelse, når et magnetfelt påføres i en retning skråt til fiberen. Det betyder, at ved at anvende et sådant felt, det er muligt at kontrollere transporten af ​​molekyler fanget inde i sløjferne, bevæger sig langs fibrene.