В исследовании, опубликованном 23 марта в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи описали, как класс водорастворимых жидких кристаллов, называемых лиотропными хромонными жидкими кристаллами, демонстрирует неожиданные характеристики, которые можно использовать в датчиках и других потенциальных приложениях. .«Мы стремились понять агрегацию и фазовое поведение этих планкообразных молекул в зависимости от температуры и концентрации», — сказал Картик Наяни, бывший студент Технологического института Джорджии, который работал над проблемой. «При наблюдении под скрещенными поляризаторами в оптическом микроскопе жидкие кристаллы могут демонстрировать красивые текстуры, которые намекают на то, как устроены сами молекулы».Чтобы ответить на некоторые фундаментальные вопросы, касающиеся фазового поведения материала, исследователи использовали микроскопы, чтобы наблюдать текстуры молекул, когда они были заключены в капли, известные как тактоиды.«Удивительно, но мы обнаружили конфигурацию, которую раньше не видели за те 70 лет, когда люди изучали жидкие кристаллы», — сказал Мохан Сринивасарао, профессор Технологической школы материаловедения и инженерии Джорджии. «Исторически жидкие кристаллы в тактоидах соответствуют так называемой биполярной и биполярной конфигурации с изгибом. При более низких концентрациях мы обнаружили, что эти жидкие кристаллы располагаются концентрическим образом, но не имеющим особого дефекта. . "Затем исследователи использовали простую модель агрегационного поведения этих молекул, чтобы объяснить эти удивительные результаты.
Кроме того, были проведены спектроскопические эксперименты с использованием поляризованной рамановской микроскопии для подтверждения их результатов.По словам Шринивасарао, эти новые открытия добавляют к растущему пониманию того, как хромонные жидкие кристаллы могут быть использованы в сенсорных приложениях.
Кристаллы растворимы в воде и резко реагируют на определенные закономерности, такие как тактоидальные капли, концентрации и температуры. По словам Шринивасарао, способность материала реагировать на изменение окружающей среды потенциально может быть использована для ощущения хиральности — или «направленности» — молекул.«Эти материалы не имеют хирального центра, но имеют хиральную структуру», — сказал Шринивасарао. «Это само по себе очень интересно».
По его словам, это открытие может быть полезно при ответе на подобные вопросы.«Множество людей изучают, почему на планете Земля все аминокислоты имеют правосторонность, одна, а не другая», — сказал Сринивасарао. "Откуда такая рука?"