Исследователи из Колорадского университета в Боулдере продемонстрировали, что крошечные частицы, введенные в среду жидких кристаллов, ведут себя в строгом соответствии с математическими теоретическими расчетами, что позволяет получить новые материалы с уникальными оптическими свойствами, которые не встречаются в природе. Результаты данных исследований могут привести к значительным усовершенствованиям в области технологий изготовления жидкокристаллических дисплеев, позволяя матрицам взаимодействовать со светом совершенно новым способом и делая их более энергосберегающими.

"Наши исследования показывают, что взаимодействие микроскопических частиц с жидкокристаллической средой оказывает влияние на выравнивание молекул в полном соответствии с топологическими теоремами, позволяя использовать теорию для проектирования новых композиционных материалов с уникальными свойствами, которыми не обладают никакие простые материалы естественного или синтетического происхождения" - рассказывает Иван Смалюх (Ivan Smalyukh), профессор физики из Колорадского университета.

Ученые начали свою работу с создания коллоидных растворов, растворов, в которых крошечные нерастворимые частицы равномерно распределены по объему жидкости. Эти частицы были введены в среду жидких кристаллов, которые демонстрируют двойственное поведение, как жидкость и как твердое тело.

Крошечные частицы, введенные в жидкокристаллическую среду, представляют собой фундаментальные топологические "строительные блоки". Несмотря на то, что эти частицы были нескольких различных типов и выглядят совершенно по-разному, на микроскопическом топологическом уровне они могут рассматриваться как совершенно одинаковые частицы, обладающие какими-то усредненными свойствами. При этом, постоянная деформация всей жидкокристаллической среды, ее растяжение или изгибание, позволяет выдвинуть на первый план только свойства частиц какого-либо определенного типа.

Проведенные учеными исследования показали, что все частицы, введенные в жидкие кристаллы, вели себя точно так, как это было предсказано теорией. "Наши результаты являются основой для проведения новых экспериментальных исследований в области малоразмерной топологии жидких кристаллов. Помимо этого, мы ожидаем многих "ответвлений" наших технологий, которые затронут самые различные области науки и техники" - заявил Иван Смалюх.