مبدأ جديد رائد – اكتشف الباحثون الكوريون ظاهرة ثورية في البلورات السائلة

اكتشف الباحثون أن الأجسام يمكنها تحقيق حركة موجهة داخل البلورة السائلة عن طريق تغيير أحجامها بشكل دوري، مما يمهد الطريق للتقدم في مجال الروبوتات الدقيقة.

اكتشفت مجموعة بحثية من معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST)، بقيادة البروفيسور جونوو جيونج من قسم الفيزياء، مؤخرًا مبدأً رائدًا للحركة على المستوى المجهري. تكشف النتائج التي توصلوا إليها أن الأجسام يمكنها تحقيق حركة موجهة ببساطة عن طريق تغيير أحجامها بشكل دوري داخل وسط بلوري سائل. يحمل هذا الاكتشاف المبتكر إمكانات كبيرة للعديد من مجالات البحث ويمكن أن يؤدي إلى تطوير روبوتات مصغرة في المستقبل.

وفي بحثهم، لاحظ الفريق أن فقاعات الهواء داخل البلورة السائلة يمكن أن تتحرك في اتجاه واحد عن طريق تغيير أحجامها بشكل دوري، على عكس النمو أو الانكماش المتماثل الذي يظهر عادة في فقاعات الهواء في الأوساط الأخرى. ومن خلال إدخال فقاعات هواء، مماثلة في الحجم لشعرة الإنسان، في البلورة السائلة والتلاعب بالضغط، تمكن الباحثون من إثبات هذه الظاهرة غير العادية.

من اليسار سونغ جو كيم، والبروفيسور جونوو جيونغ، وأستاذ الأبحاث يوجين أوم. الائتمان: يونيست

ويكمن مفتاح هذه الظاهرة في خلق عيوب طورية داخل البنية البلورية السائلة بجوار فقاعات الهواء. تعطل هذه العيوب الطبيعة المتماثلة للفقاعات، مما يمكنها من تجربة قوة أحادية الاتجاه على الرغم من شكلها المتماثل. عندما تتقلب فقاعات الهواء في الحجم، مما يدفع ويسحب البلورة السائلة المحيطة بها، يتم دفعها في اتجاه ثابت، متحدية قوانين الفيزياء التقليدية.

وقال سونج جو كيم، المؤلف الأول للدراسة: “تُظهر هذه الملاحظة الرائدة قدرة الأجسام المتناظرة على إظهار حركة موجهة من خلال حركات متناظرة، وهي ظاهرة لم يسبق لها مثيل”. كما سلط الضوء على إمكانية تطبيق هذا المبدأ على مجموعة واسعة من السوائل المعقدة بخلاف البلورات السائلة.

فقاعات نابضة متفرقة في NLC. الائتمان: يونيست

وعلق البروفيسور جيونج قائلاً: “تؤكد هذه النتيجة المثيرة للاهتمام أهمية كسر التناظر في الزمان والمكان في قيادة الحركة على المستوى المجهري. علاوة على ذلك، فهو يبشر بالخير لتعزيز الأبحاث في مجال تطوير الروبوتات المجهرية.

المرجع: “تسبح الفقاعات النابضة بشكل متماثل في سائل متباين الخواص بواسطة الديناميكا الخيطية” بقلم سونج جو كيم، وزيجا كوس، ويوجين أوم، وجون وو جيونج، 9 فبراير 2024، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-024-45597-1

تم دعم هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا (NRF)، ومعهد العلوم الأساسية (IBS)، ووكالة الأبحاث السلوفينية (ARRS).