Grupa badawcza z Narodowego Instytutu Nauki i Technologii w Ulsan (UNIST), kierowana przez profesora Junwoo Jeonga z Wydziału Fizyki, odkryła niedawno pionierską zasadę ruchu na poziomie mikroskopowym. Ich odkrycia pokazują, że obiekty mogą osiągnąć ukierunkowany ruch po prostu poprzez okresową zmianę swoich rozmiarów w ośrodku ciekłokrystalicznym. To innowacyjne odkrycie niesie ze sobą ogromny potencjał dla wielu obszarów badań i może w przyszłości doprowadzić do opracowania miniaturowych robotów.
W swoich badaniach zespół zaobserwował, że pęcherzyki powietrza wewnątrz ciekłego kryształu mogą poruszać się w jednym kierunku poprzez okresową zmianę swoich rozmiarów, w przeciwieństwie do symetrycznego wzrostu lub kurczenia się typowo obserwowanego w przypadku pęcherzyków powietrza w innych ośrodkach. Wprowadzając do ciekłego kryształu pęcherzyki powietrza o wielkości podobnej do ludzkiego włosa i manipulując ciśnieniem, badacze byli w stanie zademonstrować to niezwykłe zjawisko.
Kluczem do tego zjawiska jest powstawanie defektów fazowych w strukturze ciekłokrystalicznej obok pęcherzyków powietrza. Wady te zakłócają symetryczny charakter pęcherzyków, umożliwiając im działanie siły jednokierunkowej pomimo ich symetrycznego kształtu. Gdy pęcherzyki powietrza zmieniają swoją objętość, popychając i ciągnąc otaczający je ciekły kryształ, są one wypychane w ustalonym kierunku, co przeczy prawom konwencjonalnej fizyki.
„Ta pionierska obserwacja pokazuje zdolność symetrycznych obiektów do wykazywania ukierunkowanego ruchu poprzez ruchy symetryczne, co jest zjawiskiem bezprecedensowym” – powiedział Sung-Joo Kim, pierwszy autor badania. Podkreślono także potencjał zastosowania tej zasady do szerokiej gamy złożonych cieczy innych niż ciekłe kryształy.
Profesor Jeong skomentował: „Ten interesujący wynik podkreśla znaczenie łamania symetrii w czasie i przestrzeni w sterowaniu ruchem na poziomie mikroskopowym. Co więcej, dobrze wróży promowaniu badań nad rozwojem mikroskopijnych robotów”.
Odniesienie: „Pulsujące bąbelki unoszą się symetrycznie w płynie anizotropowym zgodnie z dynamiką nematyczną”, autorzy: Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm i Jun-Woo Jeong, 9 lutego 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1
Badania te były wspierane przez Koreańską Narodową Fundację Badawczą (NRF), Instytut Nauk Podstawowych (IBS) i Słoweńską Agencję Badawczą (ARRS).
„Nieuleczalny student. Społeczny mediaholik. Niezależny czytelnik. Myśliciel. Alkoholowy ninja”.
More Stories
Niektóre satelity NASA wkrótce przestaną wysyłać dane na Ziemię
Amerykańscy naukowcy zajmujący się kosmosem ponownie odkrywają satelitę zaginionego 25 lat temu
Astronomowie rozwiązują zagadkę dramatycznej eksplozji FU Orionis w 1936 roku