Изследователи са открили нов принцип на движение, включващ движението на обекти чрез промяна на техните размери в уникален подобен на течност материал, известен като течен кристал.
Течният кристал е вещество, което, както подсказва името му, притежава свойства както на течност, така и на кристал. Той може да тече като течност, но и да поддържа определена степен на подреденост в молекулярната си структура, подобно на кристалите. Тези вещества са анизотропни, т.е. притежават стойности, които са различни, когато се измерват в различни посоки, често срещан пример за което е дървения материал, който е по-здрав по дължината на влакната си.
За първи път екип изследователи от Националния институт за наука и технологии в Улсан (Южна Корея) съобщава, че е идентифицирал движението на обекти по насочен начин през течни кристали, като периодично променят размера им.
Изследователският екип е ръководен от професор Джону Джеонг (Jonwoo Jeong) от катедрата по физика на института, който отбелязва, че техните открития могат да имат широко въздействие в редица дисциплини, включително разработването на малки роботи за различни приложения.
Екипът е открил, че въздушните мехурчета в изследвания от тях течния кристал, могат да се движат в една посока, променяйки размерите си, откритие, което противоречи на обичайното поведение на мехурчетата в други среди като обикновените течности.
Мехурчетата, които екипът използва в своето изследване, са приблизително с размерите на човешки косъм и са инжектирани в течния кристал и след това манипулирани с помощта на налягане. Джеонг и неговият екип наричат получения ефект "изключителен феномен", който възниква от създаването на фазови дефекти, които се появяват в областите на течния кристал, заобикалящ въздушните мехурчета.
Получените дефекти пречат на структурните елементи на мехурчетата, по-специално на тяхната симетрия, създавайки сила, която ги кара да се движат в една посока, докато променят размера си и предизвикват движение в околния течен кристал. Известно като нарушаване на симетрията, това се отнася до обстоятелства, при които намаляването или дори пълното отсъствие на симетрия възниква в системи, дори когато законите на природата диктуват нейното присъствие.
Подобно странно, "ненютоново" поведение изглежда противоречи на разбирането ни за конвенционалните закони на физиката, съобщава екипът.
"Това новаторско наблюдение демонстрира способността на симетричните обекти да показват насочено движение чрез симетрични движения", обяснява Сунг-Джо Ким (Sung-Jo Kim), водещ автор на новото проучване, описващо работата на екипа и публикувано в Nature Communications.
Ким нарича констатациите на екипа "феномен, невиждан досега", добавяйки, че същият принцип потенциално може да има приложения в други видове сложни течности.
Джеонг добавя, че откритието на екипа му демонстрира важната роля на нарушаването на симетрията "както във времето, така и в пространството за движение на микроскопично ниво".
Справка: Kim, SJ., Kos, Ž., Um, E. et al. Symmetrically pulsating bubbles swim in an anisotropic fluid by nematodynamics. Nat Commun 15, 1220 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-45597-1
Източник: "Previously unseen” phenomenon in liquid crystal challenges conventional laws of physics, The Debrief
