Öncü yeni bir prensip – Koreli araştırmacılar sıvı kristallerde devrim niteliğinde bir fenomen keşfettiler

Araştırmacılar, nesnelerin periyodik olarak boyutlarını değiştirerek bir sıvı kristal içinde yönlendirilmiş hareket elde edebildiğini keşfettiler ve bu da mikrorobotikteki ilerlemelerin önünü açtı.

Fizik Bölümü'nden Profesör Junwoo Jeong liderliğindeki Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden (UNIST) bir araştırma grubu, yakın zamanda mikroskobik düzeyde öncü bir hareket ilkesi keşfetti. Bulguları, nesnelerin sıvı kristal bir ortamda boyutlarını periyodik olarak değiştirerek yönlendirilmiş hareket elde edebildiklerini ortaya koyuyor. Bu yenilikçi keşif, birçok araştırma alanı için büyük bir potansiyel barındırıyor ve gelecekte minyatür robotların geliştirilmesine yol açabilir.

Ekip, araştırmalarında, diğer ortamlardaki hava kabarcıklarında tipik olarak görülen simetrik büyüme veya büzülmenin aksine, sıvı kristal içindeki hava kabarcıklarının, boyutlarını periyodik olarak değiştirerek tek yönde hareket edebildiğini gözlemledi. Araştırmacılar, insan saçına benzer boyuttaki hava kabarcıklarını sıvı kristale sokarak ve basıncı manipüle ederek bu olağandışı fenomeni göstermeyi başardılar.

Soldan sağa: Sung-Joo Kim, Profesör Junwoo Jeong ve Araştırma Profesörü Eugene Ohm. Kredi bilgileri: Unist

Bu olgunun anahtarı sıvı kristal yapı içinde hava kabarcıklarının yanında faz kusurlarının oluşmasında yatmaktadır. Bu kusurlar, kabarcıkların simetrik doğasını bozarak, simetrik şekillerine rağmen tek yönlü bir kuvvete maruz kalmalarını sağlar. Hava kabarcıkları hacim olarak dalgalandıkça, kendilerini çevreleyen sıvı kristali itip çekerken, geleneksel fizik yasalarına meydan okuyarak sabit bir yönde itilirler.

Çalışmanın ilk yazarı Sung-Joo Kim, “Bu öncü gözlem, simetrik nesnelerin simetrik hareketler yoluyla yönlendirilmiş hareket sergileme yeteneğini gösteriyor; bu eşi benzeri görülmemiş bir fenomen” dedi. Aynı zamanda bu prensibin sıvı kristaller dışındaki çok çeşitli karmaşık sıvılara uygulanma potansiyelinin de altı çizildi.

NLC'de dağınık titreşimli kabarcıklar. Kredi bilgileri: Unist

Profesör Jeong şu yorumu yaptı: “Bu ilginç sonuç, mikroskobik düzeyde hareket etmede zaman ve mekandaki simetriyi kırmanın öneminin altını çiziyor. Ayrıca, mikroskobik robotların geliştirilmesine yönelik araştırmaların desteklenmesi için de iyi bir işaret.”

Referans: Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm ve Jun-Woo Jeong, 9 Şubat 2024, “Titreşimli kabarcıklar, nematik dinamiklerle anizotropik bir sıvı içinde simetrik olarak yüzer”, Doğa İletişimi.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1

Bu araştırma Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF), Temel Bilimler Enstitüsü (IBS) ve Slovenya Araştırma Ajansı (ARRS) tarafından desteklenmiştir.