Buvo sukurti nauji skysti kristalai, kurie atrodo kaip tvirti kristalai. Jie gali patobulinti kompiuterių ir televizijos laidas

Mokslininkai kuria skystus kristalus, kurie yra labai panašūs į tvirtus jų analogus.

Kolorado universiteto „Boulder“ komanda sukūrė naujo tipo skystus kristalus, atspindinčius sudėtingas kai kurių kietų kristalų struktūras. Pagrindinis žingsnis į priekį kuriant statybines medžiagas, kurios gali prilygti spalvingoms mineralų, randamų brangakmeniuose, įvairovei, nuo lazulito iki topazo

Grupės rezultatai, paskelbti 2021 m. Vasario 10 d., Žurnale Gamta:, vieną dieną gali atsirasti naujų išmaniųjų langų tipų: televizoriaus ar kompiuterio ekranai, kuriuos galima pakreipti, valdo šviesą kaip niekada anksčiau.

Rezultatai pasiekia kietų kristalų savybę, kuri bus žinoma daugeliui chemikų ir gemologų: simetrija.

CU Riedulių fizikos katedros profesorius Ivanas Smaluchas paaiškino, kad mokslininkai visus žinomus kristalus skirsto į septynias pagrindines klases ir dar daug kitų poklasių, iš dalies pagrįstų jų vidinių atomų „simetrijos operacijomis“. Kitaip tariant, kiek būdų galima įsmeigti įsivaizduojamą veidrodį kristalo viduje arba pasukti, kad vis tiek matytum tą pačią struktūrą? Pagalvokite apie šią klasifikavimo sistemą kaip 32 „Baskin-Robbins“ skonius, bet mineralų.

Tačiau iki šiol mokslininkams nepavyko sukurti skystų kristalų, tekančių medžiagų, randamų šiuolaikinėse demonstravimo technologijose, turinčių tą patį skonį.

„Mes viską žinome apie galimas kietų kristalų proporcijas. Jų yra 230 “, – sakė naujojo tyrimo pagrindinis autorius Smalukhas, kuris taip pat yra CU Boulder atsinaujinančios energijos instituto (RASEI) narys. “Kalbant apie nematinius skystuosius kristalus, kurie rodomi daugumoje ekranų, mes turime tik keletą, kurie buvo parodyti iki šiol.”

Tai yra iki šiol.

Nematiniai skystieji kristalai

Tradiciniai „nematiniai“ skystieji kristalai, matomi mikroskopu. Paskola: „Smalyuk“ laboratorija

Naujausiame atradime Smalukh և ir jo kolegos rado būdą sukurti pirmuosius skystus kristalus, panašius į monoklininius ortohrombozinius kristalus. Dvi iš šių septynių pagrindinių kietųjų kristalų klasių. Pasak jo, išvados įneša šiek tiek daugiau tvarkos į chaotišką skysčių pasaulį.

„Yra daugybė galimų skystųjų kristalų tipų, tačiau kol kas jų rasta labai nedaug“, – sakė Smalyukhas. – Tai puiki žinia studentams, nes jų galima rasti kur kas daugiau “.

Simetrija veikiant

Norėdami suprasti kristalų simetriją, pirmiausia nupieškite savo kūną. Pasidėję milžinišką veidrodį po veido viduriu, pamatysite atspindį, kuris daugiau ar mažiau panašus į tą patį žmogų.

Kietieji kristalai turi tokių savybių. Kubiniai kristalai, kuriuose, pavyzdžiui, yra deimantų և pirito, susideda iš atomų, išdėstytų puikiais kubeliais. Jie turi daug simetrijos operacijų.

„Pavyzdžiui, jei sukate šiuos kristalus 90 arba 180 laipsnių kampu aplink labai specifines ašis, visi atomai lieka reikiamose vietose“, – sakė Smalykhas.

Monoklinika Skystieji kristalai

Grafikas, rodantis disko molekulių išdėstymą monoklininiuose skystuosiuose kristaluose dviem proporcijomis. Paskola: „Smalyuk“ laboratorija

Tačiau yra ir kitų rūšių kristalų. Monoklininių kristalų viduje esantys atomai, tarp kurių yra gipsas arba lazulitas, yra išdėstyti taip, kad jie atrodytų kaip įstriža kolona. Pasukite arba pasukite šiuos kristalus, kaip norite, jie vis dar turi tik dvi aiškias simetrijas. Viena veidrodžio plokštuma և viena sukimosi ašis 180 laipsnių arba simetrija, kurią galite pamatyti sukdami kristalą aplink ašį և pastebėdami, kad jis atrodo tas pats kas 180 laipsnių kampu. Mokslininkai tai vadina „žemos simetrijos“ sąlyga.

Tačiau tradiciniai skystieji kristalai neturi tokios sudėtingos struktūros. Pavyzdžiui, labiausiai paplitę skystieji kristalai yra sudaryti iš mažų molekulių strypų pavidalu. Pagal mikroskopą jie linkę išsirikiuoti kaip sausi makaronų makaronai, įmesti į puodą, sako Smalyukas.

„Kai viskas gali tekėti, jie paprastai nerodo tokios mažos proporcijos“, – sakė Smalyukas.

Užsakyti skysčiuose

Jis ir jo kolegos norėjo sužinoti, ar jie galėtų tai pakeisti. Pirmiausia komanda sumaišė du skirtingus skystųjų kristalų tipus. Pirmoji buvo bendra lazdelės formos molekulių klasė. Antrasis buvo sudarytas iš tokių dalelių, kaip ypač ploni diskai.

Tyrėjai juos surinkę pastebėjo kažką keisto. Laboratorijoje, esant tinkamoms sąlygoms, šie dviejų tipų kristalai vienas kitą stumdė ir spaudė, keisdami orientaciją ir išdėstymą. Galutinis rezultatas buvo nematinis skystas kristalinis skystis, kurio simetrija labai panaši į kietąjį monoklininį kristalą. Viduje molekulės parodė tam tikrą simetriją, tačiau tik viena veidrodžio plokštuma մեկ viena sukimosi ašis 180 laipsnių.

Grupė sukūrė medžiagą, turinčią matematines lazulito ar gipso kristalo savybes, kitaip tariant, tačiau jie galėjo tekėti kaip skystis.

„Mes užduodame labai esminį klausimą. Kokiais būdais galite sujungti skystą joną vienoje medžiagoje? Smalyukhas pasakė.

Komandos kūriniai yra dinamiški. Pavyzdžiui, kaitindami ar vėsindami skystus kristalus, galite juos suformuoti į skirtingų struktūrų vaivorykštę, kuriai kiekvienai būdingos savybės, sako naujojo dokumento pagrindinis autorius Haridas Mundur. , Tai gana patogu inžinieriams.

„Tai siūlo įvairius įrankius, kurie gali pakeisti ekrano technologijas, kurios gali padidinti tokių prietaisų, kaip išmanieji telefonai, energijos vartojimo efektyvumą“, – sakė Munduras, CU Boulder magistrantūros tyrimų docentas.

Niekur jis ir jo kolegos negamina skystų kristalų, galinčių pakartoti visą kietųjų kristalų spektrą. Tačiau naujasis laikraštis juos suartina kaip niekada. Geros naujienos blizgančių daiktų gerbėjams visur.

Nuoroda. Haridas Mundoor, Jin-Sheng Wu, Henricus H. Wensink և Ivan I. Smalyukh, „rm hermeneutiškai paversti monoklininiai nematiniai koloidiniai skysčiai“, 2021 m. Vasario 10 d. Gamta:,
DOI: 10.1038 / s41586-021-03249-0:

Kiti naujojo straipsnio bendraautoriai yra CU „Boulder“ magistrantas Wu-Shengas (asonas Easonas) ir Henrikusas Wensinkas iš Paryžiaus-Saklos universiteto.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Surasti povandeninį kalną šalia Kalėdų salos kaip Saurono akis

Autoriai: Philas Vandenbossche'as ir Nelsonas Kuna / CSIRO Kaip ir „Žiedų valdovo“ trilogijos Saurono akis, povandeninį vulkaną tyliai atskleidė kelių spindulių sonaras, esantis 3100 metrų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.