Et forstørret billede af flydende krystaller begrænset til sfæriske taktoider. Kredit:Georgia Tech
Forskere ved Georgia Institute of Technology har fundet ud af, at et materiale, der er brugt i årtier til at farve fødevarer lige fra majschips til is, potentielt kan have anvendelser langt ud over farvestoffer til fødevarer.
I en undersøgelse offentliggjort 23. marts i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , forskerne beskrev, hvordan en klasse af vandopløselige flydende krystaller, kaldet lyotrope kromoniske flydende krystaller, udviste uventede egenskaber, der kunne udnyttes til brug i sensorer og andre potentielle applikationer.
"Vi søgte at forstå aggregeringen og faseadfærden af disse planke-lignende molekyler som en funktion af temperatur og koncentration, " sagde Karthik Nayani, en tidligere Georgia Tech-studerende, der arbejdede på problemet. "Når det observeres under krydsede polarisatorer i et optisk mikroskop, flydende krystaller kan udvise smukke teksturer, der antyder, hvordan molekylerne selv er arrangeret."
For at besvare nogle grundlæggende spørgsmål vedrørende materialets faseadfærd, forskerne brugte mikroskoperne til at observere molekylernes teksturer, når de var begrænset til dråber kendt som taktoider.
"Overraskende nok, vi fandt en konfiguration, der ikke er set før i de 70 år, hvor folk har studeret flydende krystaller, " sagde Mohan Srinivasarao, en professor ved Georgia Tech School of Materials Science and Engineering. "Historisk set, flydende krystaller i taktoider er i overensstemmelse med det, der er kendt som en bipolær og en bipolær konfiguration med et twist. Ved lavere koncentrationer, vi fandt ud af, at disse flydende krystaller arrangeres på en koncentrisk måde, men en, der ser ud til at være fri for en enkelt defekt."
Georgia Tech-studerende Jinxin Fu og Rui Chang ser de flydende krystaller, der er skabt af et almindeligt madfarvestof. Kredit:Rob Felt
Forskerne brugte derefter en simpel model af disse molekylers aggregeringsadfærd til at forklare disse overraskende resultater. Yderligere, spektroskopiske eksperimenter ved hjælp af polariseret Raman-mikroskopi blev udført for at bekræfte deres resultater.
Disse nye resultater tilføjer den voksende forståelse af, hvordan kromoniske flydende krystaller kan bruges i sanseapplikationer, sagde Srinivasarao. Krystallerne er vandopløselige og reagerer dramatisk på at være begrænset til bestemte mønstre - såsom taktoide dråber - koncentrationer, og temperaturer. Materialets lydhørhed over for at ændre dets miljø kan potentielt bruges til at fornemme molekylernes chiralitet - eller "handedness" - af molekyler, sagde Srinivasarao.
"Disse materialer har ikke et chiralt center, men de udviser en chiral struktur, " sagde Srinivasarao. "Det i sig selv er meget interessant."
Georgia Tech-studerende Jinxin Fu og Rui Chang med Mohan Srinivasarao, en professor ved Georgia Tech School of Materials Science and Engineering, Kredit:Rob Felt
Den konstatering kunne være nyttig til at besvare den slags spørgsmål, han sagde.
"Der er masser af mennesker, der studerer, hvorfor alle aminosyrer på planeten Jorden har en håndfasthed, det ene og ikke det andet, " sagde Srinivasarao. "Hvor kommer denne håndfasthed fra?"
Sidste artikelIndsigt kan føre til design og udvikling af overlegne metallegeringer
Næste artikelAt opfinde en ny slags sag