Forskning afslører, hvordan orden først opstår i flydende krystaller

Flydende krystaller er fascinerende tilstande af stof, der bygger bro mellem væsker og faste stoffer. De er karakteriseret ved lange, stavlignende molekyler, der stiller sig op i bestemte retninger, hvilket giver væsken en ordensgrad, som ikke findes i almindelige væsker. De nøjagtige mekanismer, hvorved denne bestilling finder sted, er dog forblevet et mysterium.

Nu har et team af forskere fra University of California, Berkeley og University of California, Santa Barbara, udført en række eksperimenter og computersimuleringer, der kaster lys over, hvordan orden først opstår i flydende krystaller. Deres resultater, offentliggjort i dag i tidsskriftet Nature Physics, giver et detaljeret billede af den proces, hvorved disse materialer går fra en uordnet tilstand til en ordnet.

"Vi var i stand til at vise, at rækkefølgen af ​​flydende krystaller sker i en række trin," sagde studieforfatter Daniel Beller, en kandidatstuderende ved Institut for Materialevidenskab og Engineering ved UC Berkeley. "For det første danner molekylerne små, lokale klynger, der er tilfældigt orienterede. Derefter begynder disse klynger at smelte sammen og justere sig med hinanden, indtil hele væsken bliver en ensartet, ordnet fase."

Forskerne observerede denne proces ved at kombinere to forskellige eksperimentelle teknikker:polariseret optisk mikroskopi og røntgenspredning. Polariseret optisk mikroskopi giver forskere mulighed for at visualisere orienteringen af ​​flydende krystalmolekyler, mens røntgenspredning giver information om molekylernes struktur og arrangement. Ved at kombinere disse to teknikker var forskerne i stand til at få et komplet billede af bestillingsprocessen.

Resultaterne af denne undersøgelse giver ny indsigt i flydende krystallers grundlæggende adfærd og kan have konsekvenser for udviklingen af ​​nye teknologier, såsom flydende krystaller og sensorer.

"Forståelse af de mekanismer, hvormed flydende krystaller bestilles, er afgørende for at udvikle nye materialer, der kan bruges i en række forskellige applikationer," sagde seniorforfatter Nitash Balsara, professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved UC Berkeley. "Denne undersøgelse giver et grundlag for fremtidigt arbejde på dette område og kan være med til at føre til udviklingen af ​​nye flydende krystal-baserede teknologier."