​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

  • 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.
    564
  • 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.
    907
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    802
  • 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.
    2225
  • 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.
    1633
  • 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.
    1164
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    2095
  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    1600
  • 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.
    1865
  • 22/06/2020

    Алмазы помогут в безопасной утилизации синтетических красителей

    Красноярские ученые разработали способ для разрушения токсичных веществ, образующихся после окрашивания синтетическими красителями. Наиболее перспективным методом оказалось электрокаталитическое окисление с использованием алмазного электрода с добавлением бора.
    236