Un nuovo principio pionieristico: i ricercatori coreani hanno scoperto un fenomeno rivoluzionario nei cristalli liquidi

I ricercatori hanno scoperto che gli oggetti possono ottenere un movimento diretto all'interno di un cristallo liquido modificando periodicamente le loro dimensioni, aprendo la strada ai progressi della microrobotica.

Un gruppo di ricerca dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), guidato dal professor Junwoo Jeong del Dipartimento di Fisica, ha recentemente scoperto un principio pionieristico del movimento a livello microscopico. Le loro scoperte rivelano che gli oggetti possono raggiungere un movimento diretto semplicemente cambiando periodicamente le loro dimensioni all’interno di un mezzo cristallino liquido. Questa scoperta innovativa presenta un grande potenziale per molte aree di ricerca e potrebbe portare allo sviluppo di robot in miniatura in futuro.

Nella loro ricerca, il team ha osservato che le bolle d’aria all’interno di un cristallo liquido possono muoversi in una direzione cambiando periodicamente le loro dimensioni, in contrasto con la crescita o il restringimento simmetrico tipicamente osservati nelle bolle d’aria in altri mezzi. Introducendo bolle d'aria, simili per dimensioni a un capello umano, nei cristalli liquidi e manipolando la pressione, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare questo fenomeno insolito.

Sung-Joo Kim, Junwoo Jeong e Eugene Ohm

Da sinistra: Sung-Joo Kim, il professor Junwoo Jeong e il professore di ricerca Eugene Ohm. Credito: Unist

La chiave di questo fenomeno risiede nella creazione di difetti di fase all'interno della struttura a cristalli liquidi accanto alle bolle d'aria. Questi difetti interrompono la natura simmetrica delle bolle, consentendo loro di sperimentare una forza unidirezionale nonostante la loro forma simmetrica. Mentre le bolle d'aria fluttuano di volume, spingendo e attirando i cristalli liquidi che le circondano, vengono spinte in una direzione fissa, sfidando le leggi della fisica convenzionale.

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“Questa osservazione pionieristica dimostra la capacità degli oggetti simmetrici di mostrare un movimento diretto attraverso movimenti simmetrici, un fenomeno senza precedenti”, ha affermato Sung-Joo Kim, primo autore dello studio. Ha inoltre evidenziato il potenziale di applicazione di questo principio a un'ampia gamma di liquidi complessi diversi dai cristalli liquidi.

Bolle pulsanti sparse in NLC

Bolle pulsanti sparse in NLC. Credito: Unist

Il professor Jeong ha commentato: “Questo interessante risultato sottolinea l’importanza di rompere la simmetria nel tempo e nello spazio nella guida della locomozione a livello microscopico, inoltre, è di buon auspicio per promuovere la ricerca nello sviluppo di robot microscopici”.

Riferimento: “Le bolle pulsanti fluttuano simmetricamente in un fluido anisotropo mediante dinamiche nematiche” di Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm e Jun-Woo Jeong, 9 febbraio 2024, Comunicazioni sulla natura.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1

Questa ricerca è stata sostenuta dalla Fondazione nazionale di ricerca coreana (NRF), dall’Istituto di scienze di base (IBS) e dall’Agenzia slovena di ricerca (ARRS).

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