Valami nagyon különleges dolgot fedeztek fel magyar kutatók
Hazai kutatók felfedezték az anyag egy új állapotát, melyben folyadékcseppek elektromos mező hatására aktívan mozgó, egymással kölcsönható részecskékként viselkednek. Eredményeik új utat nyitnak a precíziós technológia világában.
A folyadékok egy nemrég felfedezett különleges fajtáját, a ferroelektromos nematikus folyadékkristályokat vizsgálták a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói, Salamon Péter és Máthé Marcell Tibor. A kutatók megfigyelték, hogy a ferroelektromos nematikus folyadékcseppek felülete elektromos mezőben instabillá válik, és fraktálszerű folyadéknyúlványok alakulnak ki.
Mi az a ferroelektromos nematikus folyadék?
A ferroelektromos nematikus anyagokat olyan hosszúkás aszimmetrikus molekulák alkotják, melyek két végük ellentétes előjelű, pozitív és negatív elektromos töltésekkel jellemezhetők. A ferroelektromos nematikus fázis különlegessége és ritkasága abban rejlik, hogy az alkotó molekulák úgy rendeződnek, hogy a molekulák elektromos töltésmegosztása nem átlagolódik ki, hanem összeadódik, így az anyagnak spontán elektromos polarizációja lesz.
Bár az analógia nem tökéletes, a ferroelektromos nematikus folyadékok a mágneses folyadékok (ferrofluidok) elektromos verzióiként képzelhetők el. Létezésüket már több mint száz éve megjósolták, mégis csak 2017-ben sikerült először ilyen anyagot szintetizálni.
A kutatás során azt tapasztalták, hogy amikor nagyobb feszültséget kapcsoltak a folyadékcseppekre, azok még extrémebben viselkedtek: elvesztették cseppformájukat, és bonyolult, labirintusra emlékeztető struktúrát alkottak. A kutatók azt is kimutatták, hogy váltófeszültséget alkalmazva, egy bizonyos frekvenciatartományban a cseppek különböző alakokat felvéve elkezdenek mozogni.
A mozgás során a cseppek egymást taszítva részecskékként ütköznek, és olyan aktív objektumokra hasonlítanak, mint a rajzó rovarok, mikrobák vagy mikrorobotok. A kutatók a cseppek mozgását szabályozni is tudták feszültséggel. A felfedezésnek így gyakorlati haszna is lehet az orvosi diagnosztikában, a kémiai analízisben és a biotechnológiában is.
Fotó: HUN-REN
Szintén a ferroelektromos nematikus folyadékkristályokat vizsgálták a Kent State University (USA) kutatóival megvalósult együttműködés során Jákli Antal professzorral. Az együttműködés keretében a világon elsőként mutatták ki az inverz piezoelektromosság jelenséget háromdimenziós folyadékokban.
Az effektus lényege, hogy a ferroelektromos nematikus folyadékra feszültséget kapcsolva, a feszültséggel egyenes arányban az anyag mechanikai elmozdulást mutat. A jelenség fordítva is működik: ekkor mechanikai deformáció hatására elektromos töltések keletkeznek a felületén.
A ferroelektromos nematikus folyadékkristályok elektromechanikai válaszának megértése lehetővé teszi a mechanikai energia kinyerését, és új utat nyit az elektromosan hangolható optikai lencsék kifejlesztéséhez.
Forrás:
Advanced Functional Materials, hellosajto.hu
Kép(ek) forrása:
Getty Images
Írd be a keresett kifejezést