Skoler med molekylær fisk kunne forbedre skærme

Tag et dyk ned i det, der kan være verdens mindste koralrev. Forskere ved University of Colorado Boulder bruger en type materiale kaldet flydende krystaller til at skabe utroligt små, hvirvlende skoler af "fisk, "ifølge en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

Fiskene i dette tilfælde er faktisk ikke vanddyr. De er små forstyrrelser i orienteringen af ​​molekylerne, der udgør opløsninger af flydende krystaller, sagde Hayley Sohn, hovedforfatter til den nye undersøgelse.

Men under mikroskopet, disse molekylære deformationer - hvoraf 10 kunne fylde bredden af ​​et menneskehår - ser bestemt levende ud. Disse pseudopartikler kan snurre sammen som en gruppe, flytte deres bevægelse på en skilling og endda flyde rundt om forhindringer, når de udsættes for forskellige elektriske strømme.

"Ved at justere denne spænding, Jeg kan få dem til at bevæge sig i forskellige retninger og få dem til at danne en dejlig klynge, hvor de alle sidder sammen. De kan forgrene sig ud i en kæde og derefter komme sammen igen, "sagde Sohn, en kandidatstuderende i Materials Science and Engineering Program ved CU Boulder. "Det er meget sjovt at lege med."

Teamet håber, at deres små rev en dag kan blive en del af nye smartphone -skærme eller endda videospil.

Undersøg medforfatter Ivan Smalyukh, professor ved Institut for Fysik, forklarede, at flydende krystaller er en vigtig komponent i moderne displayteknologier, fra computertabletter til HD-tv.

"Vores arbejde er meget kompatibelt med denne multi-milliarder displayindustri, "sagde Smalyukh." Det kan føje til det nye spektrum af måder, mennesker og computere har grænseflade på. "

Hans gruppes opdagelse, imidlertid, skete næsten ved et uheld.

Sohn havde eksperimenteret med nye måder at skabe store grupper af deformationer inden for flydende krystalopløsninger, et fænomen, som fysikere kalder "solitons".

Teamets liquid crystal -løsninger, hun sagde, består af kvintillioner af stavformede molekyler-tænk på dem som menneskemængderne i CU Boulders Folsom Field, som hun kan se fra vinduet på hendes kontor. Normalt, disse fodboldfans ikke kommer i vejen for hinanden, men hvis du forbereder en flydende krystalopløsning på en præcis måde, de vil begynde at presse sammen.

"Vi kan skabe forhold, der gør den flydende krystal frustreret, "Sagde Smalyukh.

For at opveje den frustration, små lommer dannes i flydende krystalopløsningen, hvori molekylerne indeni bøjer og vrider sig på usædvanlige måder. Disse solitons bevæger sig faktisk ikke i traditionel forstand. I stedet, deres deformerede struktur passerer gennem hele opløsningen, lidt som en anden almindelig begivenhed på sportsarenaer.

"Det er som om du er på stadion, og mængden gør bølgen, "Sohn sagde." Bølgen bevæger sig kun, fordi folk ændrer, hvordan de peger deres arme. "

En dag i laboratoriet, Sohn forberedte et objektglas af mikroskop med en gruppe på flere solitons, tog derefter en pause. Da hun kom tilbage, hendes kreationer var ikke længere på visningsskærmen.

"Jeg troede, 'Åh, ingen. Jeg er nødt til at lave dette eksperiment igen, '"Sagde Sohn." Så kiggede jeg på videoafspilningen og så denne skolegang. Jeg var bare overrasket. Det var ikke en fiasko. "

Og, Sohn tilføjede, solitons bevægede sig ikke som livløse objekter. Hun forklarede, at under de rette betingelser, disse molekylære fisk kan interagere med hinanden. Det betyder, at de kan støde på hinanden og påvirke hinandens baner, skabe mønstre, der er næsten umulige at forudse på forhånd - derfor sammenligningen med tusinder af fisk, der forbinder deres bevægelser.

Det er et forskningsområde, der Sohn sagde, passer med sine egne hobbyer.

"En af de bedste dele af denne forskning, for mig, er, at jeg kan hente inspiration fra og skabe forbindelser til naturen, såsom fiskeskolerne, jeg har set SCUBA dykning, "sagde hun." Næste gang jeg skal dykke, Jeg vil bare kalde det forskning. "

Smalyukh, i særdeleshed, er begejstret for, hvor uforudsigelige solitonsskolerne kan være. Han sagde, at sådan adfærd kan føre til forskellige former for interaktiv displayteknologi, en, hvor de billeder, du ser på en skærm, ikke nødvendigvis er forudprogrammeret, men vises og ændrer sig i henhold til solitonskolernes nye bevægelser.

"Forestil dig en ny type computerspil, hvor du ikke kan forudsige, hvad der derefter vil ske, når du trykker på skærmen, "Smalyukh sagde." Det ville ikke være programmeret, men formet af nye fænomener. "