8月27日消息,液晶广泛应用于显示器等技术中,这些技术通过操纵液晶方向来显示整个光谱中的颜色。在传统显示器中,液晶是固定均匀的,没有缺陷。但是这种静止可以通过向晶体中添加细菌来改变,创造出科学家和工程师所说的“活的液晶”:可以自主行动的材料。当细菌在液晶周围游动时,会产生可用于工程目的“缺陷”。研究包括芝加哥大学普利兹克分子工程学院的研究人员,以及芝加哥大学附属阿贡国家实验室的科学家。


芝加哥大学利用细菌创造出“活的”液晶,活液晶显示器要来了?


研究展示了这种材料如何通过这个过程变得活跃和无序,从弯曲不稳定中创造出花朵图案,最终让缺陷产生。但是结果不仅仅是美观:也是了解如何最终控制依赖于缺陷形成的重要一步。这些不稳定性的起源一直是一个颇有争议的话题,现在科学家们真正理解了这个过程是如何进行的,这最终将能控制这种材料的行为,其研究成果发表在了《物理评论X》期刊上。


了解图案的形成


活的液晶是可以自行作用的材料,在自然界中,这些材料负责细胞的运动。细胞内的蛋白质沿着聚合物分子表面“行走”,并施加导致位移和运动的力。人们对这些材料很感兴趣,因为它们复杂,漂亮,相关;研究了内部的运动和运输是如何产生。在实验室中,创造这样一种自主材料的一种方法是将液晶与细菌结合,当它们移动时,细菌会在液晶之间造成无序。为了研究这种材料是如何变得活的,研究人员将游动的细菌与两种形式的液晶结合在一起:


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靠近附着在玻璃灯片上悬浮液滴的底面附近,以及在一层独立的薄膜中。虽然细菌和液晶最初是通过磁场对准,但当磁场关闭时,细菌开始自行移动,导致“弯曲不稳定”。这些不稳定看起来就像花上的花瓣或从树上辐射出来的树枝。分枝数量由细菌的活性控制。随着时间推移,不稳定变得越来越突出,直到系统最终变得完全无序。通过这些实验和计算模拟,研究人员发现了这些不稳定性是如何通过应变和几何形成,因此开发了一种创建和定位弯曲不稳定性的方法。


未来控制晶体的技术


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研究人员希望利用这些信息能够完全控制这些活液晶,这将最终创造出一种新型的微流体装置,无需泵或压力就能自动输送流体,或者创造出类似于细胞的合成系统,可以自主地从一个地方移动到另一个地方。研究确实有可能控制这些材料,并将它们用于未来有趣的新技术中。


文章来源:博科园

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