​Российские ученые первыми в мире систематизировали структуры капель холестерических жидких кристаллов, ориентированных перпендикулярно поверхности. По словам исследователей, прояснение механизмов их организации даст возможность создавать новые программируемые материалы для медицины, строительства, электроники, а также понять такие сложные структуры, как ДНК, вирусы и мембраны клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Soft Matter.

Дисплеи для современных телевизоров и смартфонов, стекла, самостоятельно регулирующие цвет и прозрачность в зависимости от яркости солнечных лучей, проникающих в помещение, это одни из самых известных способов применения жидких кристаллов. Ключевым отличием холестериков от обычных жидких кристаллов (нематиков) является их строение — сложная закрученная спираль, напоминающая структуру ДНК.

"Изучить холестерики очень важно, поскольку они намного сложнее и интереснее, чем привычные жидкие кристаллы, которые используют в производстве дисплеев в современных телевизорах и смартфонах. Например, от шага спирали зависит длина отражаемой структурой световой волны — капля холестерика может мгновенно поменять свой цвет, напоминая при этом кожу хамелеона. На этой способности базируется большинство способов применения данного материала", —рассказал доцент кафедры общей физики СФУ, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Михаил Крахалев.

По словам ученого, холестерические жидкие кристаллы можно использовать в производстве электронной бумаги. В отличие от плоских жидкокристаллических дисплеев изображение на такой бумаге воспроизводится в отраженном свете и может хранить текст, графику достаточно долго. Это поможет сохранить леса, сэкономить электроэнергию, затрачивая ее только на изменение изображения. Кроме того, холестерические кристаллы можно использовать как сенсоры, они чутко реагируют на биологические антитела и различные примеси в воде. Холестерический сенсор мгновенно покажет, если вода станет непригодной для употребления.

Выгодный бонус использования холестериков состоит в возможности их многократного использования: достаточно просто извлечь "капли-хамелеоны" из тестируемой жидкости, и они уже готовы к новой работе.

Более сложный вариант применения данного материала — это перестраиваемые лазеры, востребованные в медицине. Холестерические кристаллы дадут нам устройство, которое заменит три обычных.

В рамках эксперимента исследователи из СФУ и ИФ СО РАН впервые в российской и зарубежной практиках систематизировали структуры капель холестерика, в которых молекулы жидких кристаллов на границе капли ориентировались перпендикулярно поверхности.


"Подробное изучение поведения холестериков будет способствовать развитию материалов и технологий, которые позволят значительно снизить нагрузку на окружающую среду. В целом создание систем, способных быстро адаптироваться к изменению внешних воздействий, перестраивая собственную структуру, важно не только для фундаментальной науки. Это колоссальный практический задел на будущее, как переход в мир новых природоподобных "приспосабливающихся" материалов", — резюмировала соавтор исследования, доцент кафедры приборостроения и наноэлектроники СФУ Анна Гардымова.

Похожие новости

  • 29/04/2019

    Ученые установили, что сверхпроводники в форме пены можно использовать в космосе

    ​Международный коллектив ученых доказал, что большой образец сверхпроводящей пены имеет стабильное и сильное магнитное поле. В отличие от обычных сверхпроводников, пена является легким и прочным материалом с возможностью изготовления образцов большого размера.
    412
  • 14/10/2019

    Ученые синтезировали металлоорганический полимер на основе кобальта с изменяемой пористой структурой

    Международный коллектив исследователей синтезировал новый вид металлоорганического материала на основе кобальта, который способен менять свою структуру. Соединение оказалось более стабильным и эластичным, чем его предшественники на основе других металлов.
    203
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    1712
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1158
  • 12/08/2017

    Краткий карьерный гид молодого ученого

    Лето - горячая пора не только для выпускников школ. Тех, кто желает после университета связать свою жизнь с наукой, ждет еще одна ступень обучения. Прямо сейчас в научных организациях и университетах продолжается конкурсный набор в аспирантуру.
    1699
  • 19/01/2019

    Илья Рыжков: «Мы одни из первых в России начали создавать мембраны, управляемые электрическим полем»

    Красноярский край — один из самых индустриально развитых регионов России. Благодаря уникальным природным ресурсам в крае преобладают такие отрасли промышленности, как цветная металлургия, электроэнергетика, деревообработка и химическая промышленность.
    862
  • 11/03/2019

    Женщины-ученые: как ты себя проявишь, от пола не зависит

    ​Вопрос равных карьерных возможностей для мужчин и женщин в науке активно обсуждают на страницах научных журналов и научно-популярных СМИ. В преддверии 8 марта мы поговорили с тремя женщинами-учеными, работающими в ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», о том, что привело их в науку, чего они ждали от этой сферы деятельности и оправдались ли их ожидания, а также о том, есть ли отличия между работой мужчин и женщин в науке.
    434
  • 13/04/2018

    Дилатометр измерит деформации космических материалов в вакууме

    Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали измерительную ячейку для исследования свойств материалов при температурах близких к абсолютному нулю.
    792
  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    1293
  • 19/03/2019

    Красноярск ожидает научная битва

    ​В первый день Красноярского экономического форума, 29 марта в Красноярске пройдет мероприятие ассоциации по популяризации и продвижению науки и инноваций ScienceSlam. На сцене барберлофта YushinBrothers выступят молодые ученые из ведущих университетов Красноярска.
    548