پس از یک قرن جستجو و دانشمندان جدید فاز مایع

محققان در دانشگاه کلرادو بولدر نرم مواد مرکز تحقیقات (SMRC) کشف کرده اند گریزان فاز اول پیشنهاد بیش از 100 سال پیش و پس از زمان.

این تیم توصیف کشف آنچه دانشمندان را "فروالکتريک nematic" فاز کریستال مایع در یک مطالعه منتشر شده امروز در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم. کشف باز می شود درب به یک جهان جدید از مواد گفت: co-نویسنده مت Glaser, یک استاد گروه فیزیک.

Nematic liquid crystals شده است به یک موضوع داغ در تحقیقات مواد از 1970s. این مواد نمایشگاه کنجکاو مخلوط مایع و جامد مانند رفتارهای که اجازه می دهد تا آنها را به کنترل نور. مهندسین باید با استفاده از آنها به طور گسترده به ساخت نمایشگرهای کریستال مایع (Lcd) در بسیاری از لپ تاپ ها و تلویزیون ها و تلفن های همراه.

فکر می کنم از nematic liquid crystals مانند انداختن یک تعداد انگشت شماری از پین در یک جدول. پین در این مورد هستند-میله ای شکل مولکول ها هستند که "قطبی"--با سر (بلانت به پایان می رسد) که حامل بار مثبت و دم (تیز به پایان می رسد) که در حال شارژ شده منفی. در سنتی بلور مايع نماتيک نیمی از پین نقطه سمت چپ و نیم دیگر نقطه سمت راست با جهت تصادفی انتخاب شدند.

یک فروالکتريک بلور مايع نماتيک فاز, اما, بسیار منظم تر. در چنین کریستال مایع تکه یا "دامنه" فرم در نمونه است که در آن مولکول های تمام نقطه در همان جهت یا سمت راست یا سمت چپ. در فیزیک زبان این مواد باید قطبی سفارش.

نوئل کلارک استاد فیزیک و مدیر SMRC گفت که تیم او کشف از یک کریستال مایع می تواند باز کردن یک ثروت از نوآوری های تکنولوژیک-از نوع جدیدی از صفحه نمایش صفحه نمایش به reimagined حافظه کامپیوتر.

"وجود دارد 40,000 مقالات پژوهشی در nematics و تقریبا در هر یک از آنها را می بینید جالب امکانات جدید اگر nematic شده بود فروالکتريک," کلارک گفت.

در زیر میکروسکوپ

این کشف سال در ساخت.

برندگان جایزه نوبل پیتر Debye و حداکثر متولد اولین پیشنهاد در 1910s که اگر شما در طراحی یک کریستال مایع به درستی آن مولکول می تواند خود به خود به یک سقوط قطبی دستور دولت است. چندی پس از آن محققان شروع به کشف جامد کریستال است که چیزی مشابه: خود مولکول اشاره کرد و در جهت. آنها همچنین می تواند معکوس کوه در می رم از راست به چپ یا بالعکس تحت اعمال میدان الکتریکی. این جامد کریستال نامیده می شدند "ferroelectrics" به دلیل شباهت آنها به آهن ربا. (Ferrum است, لاتین برای "آهن").

در دهه های پس, اما, دانشمندان, تلاش برای پیدا کردن یک کریستال مایع فاز است که رفتار در راه همان است. تا زمانی که کلارک و همکارانش شروع به بررسی RM734 یک مولکول آلی ایجاد شده توسط یک گروه از دانشمندان انگلیسی چند سال پیش.

که همان انگلیسی گروه به علاوه یک دوم تیم اسلوونیایی دانشمندان گزارش دادند که RM734 به نمایش گذاشته معمولی بلور مايع نماتيک فاز در دماهای بالاتر. در دماهای پایین تر دیگری غیر معمول فاز پدیدار شد.

هنگامی که کلارک تیم سعی در رعایت که عجیب و غریب فاز در زیر میکروسکوپ آنها متوجه چیزی جدید. تحت یک میدان الکتریکی ضعیف یک پالت رنگ های قابل توجه توسعه یافته به سمت لبه های همراه حاوی کریستال مایع.

"آن را مانند اتصال یک لامپ به ولتاژ به تست آن, اما پیدا کردن سوکت و تاسیسات سیم درخشان خیلی روشن تر به جای" کلارک گفت.

نتایج خیره کننده

آنچه که اتفاق می افتد ؟

محققان زد تست های بیشتر و کشف کرد که این مرحله از RM734 بود 100 تا 1000 برابر بیشتر پاسخگو به رشته برق از معمول nematic liquid crystals. این نشان می دهد که مولکول ها را تشکیل می دهند که کریستال مایع قوی نشان قطبی سفارش.

"هنگامی که مولکول های اشاره به سمت چپ و همه آنها را ببینید در یک زمینه است که می گوید:" برو راست,' پاسخ دراماتیک" کلارک گفت.

این تیم همچنین کشف کرد که دامنه مجزا به نظر می رسید به صورت خود به خود در کریستال مایع هنگامی که آن را سرد می شود از درجه حرارت بالاتر. وجود دارد, به عبارت دیگر, تکه در درون خود نمونه ای است که در آن مولکول ها به نظر می رسید به تراز وسط قرار دارد.

"که تایید کرد که این مرحله که در واقع یک فروالکتريک nematic مایع" کلارک گفت.

که تراز دلخواه نیز یکنواخت تر از این تیم انتظار بود.

"آنتروپی حاکم در یک سیال" گفت: جو MacLennan یک مطالعه coauthor و یک استاد فیزیک در مس تخته سنگ. "همه چیز wiggling در اطراف بنابراین ما انتظار می رود بسیاری از اختلال است."

زمانی که محققان به بررسی چگونه به خوبی تراز مولکول بودند داخل یک دامنه "ما حیرت زده شد با نتیجه" MacLennan گفت. این مولکول بودند تقریبا همه اشاره در همان جهت.

تیم بعدی هدف این است که برای کشف چگونه RM734 رسیدن به این نادر feat. Glaser و SMRC محقق دیمیتری Bedrov از دانشگاه یوتا در حال حاضر با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری برای مقابله با این سوال.

"این کار نشان می دهد که وجود دارد دیگر فروالکتريک مایعات پنهان در چشم ساده" کلارک گفت. "این هیجان انگیز است که در حال حاضر تکنیک های مانند هوش مصنوعی در حال ظهور را قادر خواهد ساخت که کارآمد جستجو برای آنها."

###

نویسندگان در مقاله جدید شامل مس تخته سنگ محققان لئو Radzihovsky استاد فیزیک; David Walba استاد شیمی; و Xi Chen, اوا Korblova و Renfan شائو. Dengpan دونگ و شائویو وی از دانشگاه یوتا نیز نویسندگان.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.