Физика

У жидкого кристалла нашли предсказанную более 100 лет назад фазу

Ingo Dierking/Wikimedia Commons/Jörg Harms/MPSD/Indicator.Ru

Сотрудники Колорадского университета в Боулдере обнаружили сегнетоэлектрическую нематическую фазу в жидком кристалле, которую не удавалось найти в течение ста лет — с момента ее предсказания. Работа ученых опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Нематические жидкие кристаллы обладают свойствами как жидкостей, так и твердых тел, которые позволяют им управлять светом. Эти вещества находят применение в изготовлении жидкокристаллических дисплеев. Продольные оси молекул в нематиках ориентированы вдоль определенного направления, то есть для них характерен дальний ориентационный порядок. В обычной нематической фазе молекулы в материале ориентированы случайным образом.

В сегнетоэлектрической нематической фазе молекулы с ориентацией в одном направлении образуют домены, то есть имеют полярное упорядочение. Нематикам посвящены более 40 тысяч научных работ, отмечает один из авторов работы, профессор Колорадского университета Ноэль Кларк. Почти в каждой из них можно прочитать о новых возможностях, которые открылись бы, если бы нематик был сегнетоэлектриком.

Нобелевские лауреаты Питер Дебай и Макс Борн впервые предположили в 1910-х годах, что, если правильно синтезировать жидкий кристалл, его молекулы могут спонтанно переходить в упорядоченное состояние. Вскоре после этого исследователи начали обнаруживать твердые кристаллы с подобными свойствами: их молекулы были направлены в одном направлении. Молекулы таких материалов также можно было переворачивать с помощью электрического поля. Эти твердые кристаллы были названы сегнетоэлектриками.

В последующие десятилетия ученые пытались найти жидкокристаллическую фазу, которая вела бы себя как сегнетоэлектрик, однако ничего подобного не находили. Теперь американские исследователи обнаружили такой эффект у органической молекулы RM734, которую создала группа британских ученых несколько лет назад. Тогда исследователи сообщили, что при высокой температуре RM734 образует обычную нематическую фазу. Однако теперь ученые обнаружили новую фазу при более низкой температуре и смогли наблюдать ее с помощью поляризационной микроскопии.

Авторы решили исследовать фазу подробнее и обнаружили, что она в 100–1000 раз более восприимчива к электрическим полям, чем обычная нематическая фаза RM734. Это значит, что молекулы, составляющие такой жидкий кристалл, обладают сильным полярным порядком. Группа также обнаружила, что отдельные домены, по-видимому, спонтанно образуются в жидком кристалле при его охлаждении с высокой до низкой температуры. Это значит, что новая фаза действительно была сегнетоэлектрической нематической жидкостью.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.