Výskumníci zistili, že objekty môžu dosiahnuť riadený pohyb v tekutom kryštáli periodickou zmenou ich veľkosti, čím sa pripravuje pôda pre pokrok v mikrorobotike.
Výskumná skupina z Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) vedená profesorom Junwoo Jeongom z Katedry fyziky nedávno objavila priekopnícky princíp pohybu na mikroskopickej úrovni. Ich zistenia odhaľujú, že objekty môžu dosiahnuť riadený pohyb jednoducho periodickou zmenou ich veľkosti v kvapalnom kryštalickom médiu. Tento inovatívny objav má veľký potenciál pre mnohé oblasti výskumu a v budúcnosti by mohol viesť k vývoju miniatúrnych robotov.
Vo svojom výskume tím pozoroval, že vzduchové bubliny vo vnútri tekutého kryštálu sa môžu pohybovať jedným smerom periodickou zmenou ich veľkosti, na rozdiel od symetrického rastu alebo zmršťovania, ktoré sa zvyčajne pozoruje pri vzduchových bublinách v iných médiách. Zavedením vzduchových bublín podobných veľkosti ľudským vlasom do tekutého kryštálu a manipuláciou s tlakom sa vedcom podarilo preukázať tento nezvyčajný jav.
Zľava: Sung-Joo Kim, profesor Junwoo Jeong a profesor výskumu Eugene Ohm. Kredit: Unist
Kľúč k tomuto javu spočíva vo vytváraní fázových defektov v štruktúre tekutých kryštálov vedľa vzduchových bublín. Tieto defekty narúšajú symetrický charakter bublín, čo im umožňuje zažiť jednosmernú silu napriek ich symetrickému tvaru. Ako vzduchové bubliny kolíšu v objeme, tlačia a ťahajú tekuté kryštály, ktoré ich obklopujú, sú tlačené v pevnom smere, čo je v rozpore so zákonmi konvenčnej fyziky.
„Toto priekopnícke pozorovanie demonštruje schopnosť symetrických objektov vykazovať riadený pohyb prostredníctvom symetrických pohybov, čo je bezprecedentný jav,“ povedal Sung-Joo Kim, prvý autor štúdie. Zdôraznil tiež potenciál uplatnenia tohto princípu na širokú škálu zložitých kvapalín iných ako tekuté kryštály.
Rozptýlené pulzujúce bubliny v NLC. Kredit: Unist
Profesor Jeong poznamenal: „Tento zaujímavý výsledok podčiarkuje dôležitosť narušenia symetrie v čase a priestore pri riadení pohybu na mikroskopickej úrovni. Okrem toho je dobrým znamením pre podporu výskumu vo vývoji mikroskopických robotov.
Odkaz: „Pulzujúce bubliny plávajú symetricky v anizotropnej tekutine nematickou dynamikou“ od Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm a Jun-Woo Jeong, 9. februára 2024, Prírodné komunikácie.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1
Tento výskum podporili Národná výskumná nadácia Kórey (NRF), Inštitút základných vied (IBS) a Slovinská výskumná agentúra (ARRS).
„Organizátor. Spisovateľ. Zlý kávičkár. Evanjelista všeobecného jedla. Celoživotný fanúšik piva. Podnikateľ.“
