Жидкие кристаллы являются одним из самых важных элементов современной жизни. С большим процентом вероятности, вы сейчас читаете эти строки благодаря именно жидким кристаллам, точнее их способности модулировать свет, которая используется для изготовления плоских экранов дисплеев компьютеров, планшетов, смартфонов, телевизоров и других электронных устройств. Но для того, чтобы продвинуться дальше в направлении отображения информации, к примеру, в сторону голографических технологий, существующей реализации методов управления жидкими кристаллами уже недостаточно. Для этого могут потребоваться совершенно новые метаматериалы и принципы управления, позволяющие сориентировать жидкие кристаллы определенным образом. И, именно в этом направлении работают ученые из университета Уорвика (University of Warwick), которым не так давно удалось "завязать" сложные узлы из жидких кристаллов, используя микроскопические ленты Мебиуса, изготовленные из кварца.

Жидкие кристаллы представляют собой коллоидный раствор, в котором во взвешенном состоянии находятся крошечные плоские частички из определенного вещества. Под воздействием некоторых факторов, к примеру, магнитного или электрического поля, все эти частички занимают одно и то же пространственное положение, изменяя оптические характеристики светопроводящей среды. Но, если в среду жидких кристаллов поместить постороннюю частицу из другого материала, кварца, то она нарушит стройный строй жидких кристаллов, заставив их упорядочиться совсем по-иному. К примеру, наличие в растворе круглой частицы заставит жидкие кристаллы выровняться по направлению к центру этой частицы, создав вокруг нее игольчатую оболочку. А наличие частиц более сложной формы приведет к созданию весьма замысловатых форм ориентации жидких кристаллов, что может быть использовано в разработке и создании сложных метаматериалов и фотоэлектрических приборов.



Используя вышеописанный принцип, ученые из университета Уорвика разработали новую математическую модель, которая позволила им рассчитать, что произойдет в среде жидких кристаллов при помещении в нее частиц различной сложной формы. И, как оказалось, самые интересные эффекты проявляются, когда эти добавочные частицы имеют форму ленты Мебиуса с несколькими поворотами.

Лента Мебиуса с одним поворотом вызывает интересное искажение ориентации жидких кристаллов, однако ленты с тремя, четырьмя и пятью поворотами заставляют жидкие кристаллы завязаться в сложные узлы, в узел трилистника, узел Соломона и узел пятилистника соответственно. Гарет Александр (Gareth Alexander), ученый из университета Уорвика, рассказывает по этому поводу: "Пространственные узлы являются сами по себе захватывающими и универсальными объектами, знакомые всем нам от завязывания шнурков на обуви. Узлы из различных материалов могут образовываться под воздействием множества факторов, включая магнитные поля, лазерный свет, вихревые течения в газах и жидкостях. Эти узлы намного сложней узлов, завязываемых на шнурках, и эти узлы могут оказывать столь же сложные воздействия на различные физические вещи, в частности свет, электрический ток, магнитное поле и другие".

"Наши исследования позволили разработать технологию завязывания узлов из жидких кристаллов. Теперь нам останется только определить, какой вид воздействия на свет и другие явления физического плана могут оказывать эти жидкокристаллические узлы. А уже после этого мы сможем использовать уникальные свойства таких узлов жидких кристаллов в своих целях для создания самых различных технологий будущего, от голографических дисплеев до квантовых и фотонных вычислительных устройств".



Ключевые слова:
Жидкий, Кристалл, Раствор, Ориентация, Свет, Модуляция, Дисплей, Частица, Искажение, Лента, Мебиуса, Кварц, Узел, Свойства

Первоисточник

Другие новости по теме:

Исследования топологии кристаллов открывают путь к созданию новых ЖК-дисплеев

Создан новый тип жидких кристаллов, реагирующих на изменение магнитного поля

Ученые нашли способ значительно ускорить работу жидкокристаллических дисплеев

Новый вид жидких кристаллов может вдохнуть новую жизнь в жидкокристаллические дисплеи.

Ученые обнаружили квантовый аналог жидких кристаллов

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.