Las moléculas en los cristales líquidos forman intrincadas morfologías retorcidas y helicoidales con la mano izquierda o derecha, incluidas las fases exóticas llamadas "fases azules" en las que los conjuntos de defectos se organizan en patrones llamativos. El confinamiento de estas estructuras de defectos dentro de las gotas permite muchomayor grado de control sobre su color, morfología y estabilidad de lo que se creía posible.
La extraordinaria sensibilidad de esta estructura de defectos a los puntos de confinamiento a nuevas estrategias - no es posible en fases masivas - para el ensamblaje tridimensional de materiales adaptables y sensibles. Estas nuevas estrategias también podrían controlar las propiedades ópticas para la detección o los cristales fotónicos ajustables paraláseres y pantallas de colores intercambiables. Los láseres controlados ópticamente podrían hacer avanzar la computación con eficiencia energética, mientras que estas pantallas conmutables podrían generar papel electrónico.
La biología utiliza el estrés, los defectos, la configuración molecular por ejemplo, la mano y las estrategias de diseño jerárquico para ensamblar y / o crear una amplia gama de materiales capaces de cumplir diferentes funciones. Quizás el mejor ejemplo son las funciones complejas que realiza la célulamembranas mesoestructuradas y cristalinas líquidas. La organización jerárquica en los sistemas biológicos sirve como un amplificador que permite que los eventos moleculares a nanoescala altamente localizados se propaguen en escalas de mayor longitud. Esta propagación da como resultado propiedades funcionales dinámicas de los sistemas biológicos que aún no se han realizado completamenteen diseños de materiales sintéticos. Los cristales líquidos con una forma particular de manejo forman morfologías helicoidales, que incluyen "fases azules" exóticas en las que los defectos se organizan en patrones tridimensionales.
A través de una combinación de simulaciones y experimentos, los científicos de la Universidad de Chicago y la Universidad de Wisconsin descubrieron que estas "fases azules" son extraordinariamente sensibles al confinamiento dentro de las gotitas. Varias de estas nuevas morfologías tienen propiedades que se pueden ajustar con precisión.Por ejemplo, manipular la fuerza de la interacción de anclaje entre la "fase azul" y la superficie de la gota, el tamaño de la gota o la temperatura puede controlar la longitud de onda a la que las gotas de la "fase azul" reflejan la luz, proporcionando así un análogo de nanopartículas en estado líquido,donde se utilizan dimensiones de tamaño para controlar las propiedades ópticas
Además, las condiciones de anclaje débiles experimentalmente relevantes conducen a un comportamiento imprevisto, que incluye una mayor estabilidad de las "fases azules" con respecto a la observada en masa. Este es un resultado particularmente interesante porque las "fases azules" generalmente son estables solo en un rango estrechode temperaturas. Finalmente, organizar el conjunto de defectos dentro de las "fases azules" en la superficie de la gota plantea posibilidades intrigantes para la colocación y el ensamblaje controlados de nanopartículas funcionalizadas en la interfaz de la gota.
Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía de los EE. UU., La Oficina de Ciencia, la Oficina de Ciencias Básicas de la Energía. Una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONACYT brindó apoyo adicional. Los recursos computacionales incluyeron el Centro de Computación de Investigación de la Universidad de Chicagoy Argonne Leadership Computing Facility, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencias.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :