Ведущий двойную жизнь как твердые вещества и жидкости, жидкие кристаллы занимают центральное место для создания меньше, быстрее и более эффективных технологий. Даже на уровне одиночных частиц, жидких кристаллов может согнуть свет и реагировать на внешние силы, как и электрические поля или физического толкает и тянет. И так, ничтожное количество жидких кристаллов, как правило, достаточно для достижения высокой производительности во многих приложениях, начиная от экранов мониторов для солнечных панелей.
Но для того, чтобы полностью задействовать жидкого кристалла чудесных свойств, составляющих его частиц должны быть систематически собранный.
В новом исследовании Техасского университета исследователи обнаружили, что, применяя малую разницу в температуры до разбавленную смесь состав, названный фосфат циркония инициирует жидкой кристаллизации. Как частицы фосфата циркония переход к более теплой температуре, они начинают равняясь друг с другом и в конце концов превращаются в чисто жидких кристаллов, исследователи сказали.
«Наше первое доказательство правильности концепции исследования показывают, что градиент температуры является эффективным, но простой, инструмент для сборки высококачественные жидкие кристаллы», — сказал д-р Чжэндун Чэн, профессор кафедры «Химическая инженерия» Арти Макферрин. «Кроме того, наши результаты показывают, что мы можем двигаться жидких кристаллов, просто разной температуры, свойство, которое потенциально может быть использовано для транспортировки жидких кристаллических частиц с одного места на другое, тем самым прокладывая путь для приложений, помимо тех, которые обычно ассоциируются с жидкими кристаллами сегодня».
Исследователи представили свои выводы в октябрьском выпуске журнале ACS нано.
Жидкие кристаллы представляют собой состояние материи, которые лежат где-то между твердыми телами и жидкостями. Как и молекулы в твердых телах, что форма кристаллов, тех, что в жидких кристаллах располагаются в полу-систематически, как автомобили в частично заполненной стоянкой. Но жидкие кристаллы и жидкий и может принимать любые формы, как жидкости. Кроме того, в Жидкий Кристалл аватар, материалы часто показывают экзотические свойства. Например, они расстались световых пучков или изменения их молекулярной рядов в ответ на электрические поля.
Но является ли материал может взять на себя жидкокристаллическое состояние зависит от общей формы составляющих их частиц. Вещества состоят из сферических частиц, не образующих жидкие кристаллы. С другой стороны, материалы, состоящие из частиц удлиненной, как стержни или плоские, как диски формируют жидкие кристаллы. Ченг и его команда были особенно заинтересованы в фосфат циркония, потому что его диск-как частицы обладают способностью к самосборке в более крупные, плоские 2D структур в жидкокристаллическом состоянии.
«Многие частицы, встречающиеся в природе, такие как красные кровяные клетки, нуклеосом и глинистых частиц, дисковые форме и при благоприятных обстоятельствах, они могут самоорганизуются в жидкие кристаллы», — сказал Чэн. «Таким образом, мы использовали фосфата циркония в качестве прокси, чтобы расследовать, если есть способ, чтобы экспериментально контролировать жидкость кристаллизации этих частиц.»
Фосфат циркония как было показано, чтобы собрать в жидких кристаллов сама по себе, если достаточно большом количестве добавляются в воду. Но в результате жидкие кристаллы часто имеют дефекты и нестабильны. Так, Ченг и его команда придумали альтернативный подход.
Чэн было показано ранее, что применение перепад температур может сделать сферические частицы собираться в комки кристаллов. Используя тот же принцип, его команда исследовали при различных температурах может быть использован, чтобы собрать фосфата циркония в жидких кристаллах.
Для своих экспериментов, техасская команда&М сделаны смеси фосфатов циркония и воды и залил ее в тонкие, двух дюймов длиной трубы, убедившись, что количество фосфата циркония был достаточно мал, чтобы не вызвать автоматическая жидкостная кристаллизации. Далее они применили тепла таким образом, чтобы разница температуры между концами трубки была около 10 градусов.
В течение часа, Ченг и его команда обнаружили, что частицы фосфата циркония в прохладное конце трубки начали ползти в сторону теплое время окончания, вызывая жидкий кристаллизации из более теплого конца трубы.
«Просто, как вода в кипящем котле циркулирует от дна, где жарко, в верхней части контейнера, где холодно, вода в наших трубах был также циркулирует из более теплых к более холодным температурам», — сказал Дали, Хуан, аспирант Техасского колледжа инженерии и ведущий автор исследования. «Соответственно, частицы фосфата циркония также перемещается в направлении потока воды и устроились на жидких кристаллах. «Исследователи предположили, что толчок от воды помогает фосфата циркония частиц систематически позиционируют себя, пока они не образуют жидких кристаллов. Кроме того, они обнаружили, что жидкие кристаллы, созданные с температурные градиенты были менее ущербно, чем те, которые образуются с помощью других методов.
Ченг отметил, что их результаты открывают новые двери для использования в различных контекстах.
«В силу своей формы, дискообразные частицы имеют большую площадь поверхности по сравнению с их объемом», — сказал Ченг. «Если мы думаем о следующем поколении биомедицинских устройств, например, потенциально мы можем воспользоваться этим геометрия для загрузки лекарственных частиц на их плоских поверхностях, а затем изменять температуру, чтобы транспортировать их с конкретной части тела».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!