Feroelektrický kapalný krystal pod mikroskopem. Kredit: University of Colorado Boulder's Soft Materials Research Center

Nový stav hmoty: Feroelektrické nematické kapalné krystaly

Titulek zní velmi zamotaně, nicméně jde o stav hmoty, jehož existence se předpokládala již přes 100 let. „Nematické“ znamená, že elektrické pole mění optické vlastnosti materiálu – jde tedy o úplně běžné krystaly používané třeba k zobrazování v technologii LCD. (Jinou možností třeba je, aby se optické vlastnosti kapalného krystalu měnily s teplotou.)
Matt Glaser, profesor fyziky na University of Colorado v Boulderu a hlavní autor nové studie, popisuje běžný (nematicky kapalný) krystal jako směs tyčinkových modelů molekul, jejichž kladně i záporně nabité konce jsou uspořádány náhodně. Feroelektrický stav znamená spontánní vznik elektrické polarizace; v materiálu se vytvářejí domény, kde jsou všechny molekuly otočeny svými dipóly stejně. Feroelektrické látky představují analogii těch feromagnetických.
Možnost feroelektrických nematických kapalných krystalů jako speciálního stavu hmoty navrhli již počátkem 20. století nositelé Nobelovy ceny za fyziku Peter Debye a Max Born. Konkrétní molekula, která by se takto chovala, se ale objevila kupodivu až nyní – a to se samozřejmě kapalné krystaly v posledních desetiletích zkoumají velmi intenzivně. Jde o o organickou látku RM734, kterou před několika lety vytvořili britští vědci. Při vyšších teplotách se chová stejně jako běžný kapalný krystal. Při nižších teplotách se nyní ukázalo, že ve slabém elektrickém poli se jasné barvy soustředily na okraji příslušné buňky. Z toho vyplývalo, že látka je o mnoho řádů citlivější na vnější elektrické pole než běžné kapalné krystaly – a to právě proto, že (fero)elektrické uspořádání zde vzniká již spontánně. Zajímavé je to i z toho hlediska, že se stále jedná o fázi připomínající některými svými vlastnostmi kapalinu, tedy alespoň částečně neuspořádanou.
Nematické kapalné krystaly mají dnes využití v mnoha oblastech, téměř všude by se feroelektrické vlastnosti daly nějak dále využít. Speciálně se vedle zobrazovacích systémů nebo detektorů (elektrických polí, záření…) zmiňují i paměti. Autoři výzkumu dále uvádějí, že k vyhledávání dalších molekul s příslušnou vlastností by se mohla dát nasadit i umělá inteligence.

First-principles experimental demonstration of ferroelectricity in a thermotropic nematic liquid crystal: Polar domains and striking electro-optics, DOI: 10.1073/pnas.2002290117 , www.pnas.org/content/early/2020/06/09/2002290117
Mezi autory z University of Colorado v Boulderu uvedena i Eva Körblová, absolventka VŠCHT v Praze
Molekulu RTM734 tvoří tři benzenová jádra propojená přes skupiny COO, na krajních jádrech další připojené skupiny.
Zdroj: University of Colorado at Boulder/Phys.org a další

Týden na ITBiz: Sankce za kybernetické útoky

Výsledková sezóna: Amazon, Apple, Google… Jak prodávat technologie: SEM vs. SEO. Cloudové služby nejsou pro …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close