科罗拉多大学科学家发现新的液晶相

来源:西贝网
据外媒New Atlas报道,科罗拉多大学波尔得分校的科学家们成功制造出一种液晶相。事实证明,这种新的“铁电线粒体 ”相对电场有很高的反应性,通过提高对其独特行为的理解,该团队希望它能带来一个全新的材料 “宇宙”。

       据外媒New Atlas报道,在两位富有想象力的物理学家提出一种新的液晶相100多年后,科罗拉多大学波尔得分校的科学家们成功制造出了这种液晶相,并被它的行为所 “震惊”。事实证明,这种新的“铁电线粒体 ”相对电场有很高的反应性,通过提高对其独特行为的理解,该团队希望它能带来一个全新的材料 “宇宙”。

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       这一发现的起源可以追溯到19世纪初,当时诺贝尔奖获得者彼得·德拜(Peter Debye)和马克斯·博恩(Max Born)开始思考一种新的液晶,这种液晶的特点是分子排列整齐,方向一致,而不是随机地指向左边或右边。研究人员很快就发现了表现出这种行为的固体晶体,其分子排列方向一致,在受到电场的作用下能够翻转。这些“铁电”固体晶体标志着材料领域的重大进步,但具有同样特性的液晶相却一直没有找到,直到现在。

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       新发现的液晶相是一种线粒体液晶的形式,它们提供了流体和固体的混合特性,使其具有一些独特的能力,即控制光线的能力。这使它们成为了LCD屏幕的基础,并帮助开创了便携式计算的时代。线粒体液晶由棒状分子组成,其中一端带有正电荷,另一端带有负电荷。一个典型的线粒体液晶的特点是随机排列,其中一半的分子指向左,另一半指向右。铁电线粒体液相的想法会看到这些分子的斑块指向同一个方向,这个概念被称为极性排序。

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       科罗拉多大学波尔得分校软材料研究中心的科学家们正在用一种名为RM734的有机分子进行实验,该分子在高温下表现出传统的线粒体液晶相,而在低温下则表现出另一种不寻常的相。当在显微镜下观察这种分子时,研究小组注意到,当受到微弱电场的影响时,含有液晶的细胞边缘开始出现引人注目的混合颜色。进一步的调查显示,RM734的这一阶段对电场的反应比典型的线粒体液晶灵敏100到1000倍,当它从较高的温度冷却时,自发地形成了成片的排列分子。

       “这证实了这一阶段确实是铁电线粒体液体,”研究团队负责人、物理学教授Noel Clark说。仔细观察这些分子后,科学家们对它们排列的整齐程度感到“震惊”,几乎所有的分子都指向同一个方向。研究合著者Matt Glaser 说,液晶的铁电向列相“打开了一扇通往新的材料宇宙的大门”,这些材料可能会在新型的显示屏或计算机组件中找到应用。

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       “有4万篇关于向列相液晶的研究论文,几乎在任何一篇论文中,你都能看到有趣的新可能性,如果向列相一直是铁电的,”Clark说。

从这里开始,该团队正在通过计算机模拟继续研究RM734,以更好地了解它是如何形成这种新相的。该研究发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

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