Forskere afslører nyt princip for bevægelse i flydende krystaller

Et forskerhold tilknyttet UNIST har for første gang afsløret et nyt princip for bevægelse i mikroverdenen, hvor objekter kan bevæge sig på en rettet måde blot ved at ændre deres størrelser periodisk inden for et stof kendt som flydende krystal.

Ledet af professor Jonwoo Jeong og hans forskerhold i Institut for Fysik ved UNIST, er denne opdagelse klar til at få vidtrækkende implikationer på tværs af forskellige forskningsfelter, herunder den potentielle fremtidige udvikling af miniaturerobotter. Artiklen er publiceret i tidsskriftet Nature Communications .

I deres forskning observerede holdet, at luftbobler i den flydende krystal kunne bevæge sig i én retning ved at ændre deres størrelser med jævne mellemrum, i modsætning til den symmetriske vækst eller sammentrækning, der typisk ses i luftbobler i andre medier. Ved at indføre luftbobler, der i størrelse kan sammenlignes med et menneskehår, i den flydende krystal og manipulere trykket, var forskerne i stand til at demonstrere dette ekstraordinære fænomen.

Nøglen til dette fænomen ligger i skabelsen af ​​fasedefekter i den flydende krystalstruktur ved siden af ​​luftboblerne. Disse defekter forstyrrer boblernes symmetriske natur, hvilket gør dem i stand til at opleve en ensrettet kraft på trods af deres symmetriske form. Efterhånden som luftboblerne svinger i størrelse, skubber og trækker den omgivende flydende krystal, bliver de drevet i en konsistent retning og trodser fysiske love.

Sung-Jo Kim, den første forfatter til undersøgelsen, bemærkede:"Denne banebrydende observation viser symmetriske objekters evne til at udvise rettet bevægelse gennem symmetriske bevægelser, et fænomen, der tidligere ikke har været set." Han fremhævede yderligere den potentielle anvendelighed af dette princip på en lang række komplekse væsker ud over flydende krystaller.

Professor Jeong kommenterede:"Dette spændende resultat understreger betydningen af ​​symmetribrud i både tid og rum i drivende bevægelser på mikroskopisk niveau. Desuden giver det et løfte om at fremme forskning i udviklingen af ​​mikroskopiske robotter."

Flere oplysninger: Sung-Jo Kim et al., Symmetrisk pulserende bobler svømmer i en anisotrop væske ved nematodynamik, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45597-1

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology