Nieuporządkować uporządkowane

Fot. Pixabay CC0

W ciekłych kryształach cząsteczki automatycznie układają się w uporządkowany sposób. Zespół naukowców z Uniwersytetu Luksemburskiego odkrył metodę, która umożliwia utrzymanie w krysztale stanu nieuporządkowane. Nie jest to wcale takie oczywiste, gdyż w ciekłych kryształach cząsteczki automatycznie się porządkują. Opracowana przez nich metoda umożliwi osiągnięcie nowych właściwości materiałów oraz zastosowań, jak np. sztuczne mięśnie.

Jeszcze od końca lat trzydziestych fizycy używają modelu matematycznego, aby opisać budowę ciekłych kryształów. Tak zwany parametr porządku to liczba wskazująca, jak dobrze uporządkowane są w nim cząsteczki. Zazwyczaj przyjmuje ona wartości dodatnie, ale może również przyjąć wartość mniejszą od 0, która opisuje stan „przeciwdziałania".

Jak dotąd ten zakres pozostawał ściśle hipotetyczny. Naukowcom z Luksemburga udało się to jednak osiągnąć dzięki skomplikowanemu procesowi polimeryzacji kryształu w luźno połączoną sięć, gdy jest on rozpuszczony ciekłym rozpuszczalniku. W miarę jego odparowywania kryształ jest zmuszony do przyjęcia ujemnych wartości stanu uporządowania, w którym cząsteczki unikają kierunku normalnego do płaszczyzny.

Prof. Lagerwall, kierujący badaniami, powiedział: „Sieci ciekłych kryształów są fascynujące zarówno dla pozytywnego, jak i negatywnego parametru rzędu, ponieważ porządkowanie - lub nie - w połączeniu z siecią polimerową pozwala jej spontanicznie zmieniać swój kształt w odpowiedzi na zmiany temperatury. Sieć ciekłokrystaliczna jest w rzeczywistości guma, która sama się rozciąga lub relaksuje, bez stosowania siły"

Zespół stworzył m.in. kauczuki ciekłokrystaliczne o ujemnym i dodatnim parametrze. Otwiera to interesujące sposoby połączenia ich, aby stworzyć bardziej skuteczny siłownik kompozytowy, na przykład dla miękkiej robotyki.

(KB)