Пульсирующие пузырьки диспергируются в НЖК.
Фото: Nature Communications (2024 г.). DOI: 10.1038/s41467-024-45597-1

Исследовательская группа, связанная с UNIST, впервые представила новый принцип движения в микромире, согласно которому объекты могут двигаться направленно, просто периодически меняя свои размеры внутри вещества, известного как жидкий кристалл.

Это открытие, возглавляемое профессором Джону Джонгом и его исследовательской группой на факультете физики UNIST, может иметь далеко идущие последствия в различных областях исследований, включая потенциальное будущее развитие миниатюрных роботов. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

В своем исследовании команда заметила, что пузырьки воздуха внутри жидкого кристалла могут двигаться в одном направлении, периодически изменяя свои размеры, в отличие от симметричного роста или сжатия, обычно наблюдаемого в пузырьках воздуха в других средах. Введя в жидкий кристалл пузырьки воздуха размером с человеческий волос и манипулируя давлением, исследователи смогли продемонстрировать это необычное явление.

Ключ к этому явлению лежит в создании фазовых дефектов внутри структуры жидкого кристалла рядом с пузырьками воздуха. Эти дефекты нарушают симметричную природу пузырьков, позволяя им испытывать однонаправленную силу, несмотря на их симметричную форму. Поскольку пузырьки воздуха колеблются в размерах, толкая и притягивая окружающие их жидкие кристаллы, они движутся в одном и том же направлении, игнорируя традиционные законы физики.

Наблюдения HHB с помощью поляризационной оптической микроскопии во время одного цикла пульсации (слева) и схематическая диаграмма пульсирующего HHB в виде колеблющейся гантели (справа).
Источник: Адаптировано из Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45597-1

Сунг-Джо Ким, первый автор исследования, отметил: «Это новаторское наблюдение демонстрирует способность симметричных объектов демонстрировать направленное движение посредством симметричных движений — явление, ранее невиданное». Он также подчеркнул потенциальную применимость этого принципа к широкому спектру сложных жидкостей, помимо жидких кристаллов.

Профессор Чон прокомментировал: «Этот интригующий результат подчеркивает важность нарушения симметрии как во времени, так и в пространстве при движении на микроскопическом уровне. Более того, он открывает перспективы для продвижения исследований в области разработки микроскопических роботов».