Фазовый переход топологических дефектов, который также был темой Нобелевской премии по физике в 2016 году, может быть трудным для понимания непрофессионала, но его необходимо изучить, чтобы понять тайны Вселенной или физику, лежащую в основе скирмионов. имеют внутренние топологические дефекты.Если взять галактику в качестве примера во Вселенной, то будет трудно наблюдать топологические дефекты, потому что система слишком велика, чтобы наблюдать некоторые изменения в течение ограниченного периода времени.
В случае дефектных структур, образованных молекулами ЖК, они имеют не только подходящий размер для наблюдения с помощью оптического микроскопа, но и период времени, в течение которого фазовый переход возникающего дефекта можно непосредственно наблюдать в течение нескольких секунд, что может можно продлить до нескольких минут. Дефектные структуры, образованные ЖК-материалом, имеют радиальную, круговую или спиральную форму с центром на сингулярности (ядре дефекта), как сингулярность, которая уже была представлена в знаменитом фильме «Интерстеллар», которая является центральной точкой черной дыры.
Как правило, ЖК-материалы в основном используются в жидкокристаллических дисплеях (ЖК-дисплеях) и оптических датчиках, поскольку их конкретная ориентация легко регулируется, и они обладают быстродействующими характеристиками и огромными анизотропными оптическими свойствами. С точки зрения эксплуатационных характеристик ЖК-дисплеев преимуществом является минимизация дефектов материалов ЖК. Исследовательская группа под руководством профессора Донг Ки Юна из Высшей школы нанонауки и технологий не просто минимизировала такие дефекты, но и активно пыталась использовать дефекты ЖК в качестве строительных блоков для создания микро- и наноструктур для приложений создания рисунков. В ходе этих усилий они нашли способ непосредственно изучить фазовый переход топологических дефектов в условиях in-situ.
При рассмотрении ЖК-материала с точки зрения такого устройства, как ЖК-дисплей, важна надежность. Следовательно, ЖК-материал вводится через явление капилляра между жесткой двухстекольной пластиной, и за ориентацией ЖК может следовать условие поверхностного закрепления стеклянной подложки.
Однако в этом обычном случае трудно наблюдать фазовый переход ЖК-дефекта из-за этой сильной поверхностной силы сцепления, индуцированной твердой подложкой.Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала платформу, в которой движение молекул ЖК не ограничивалось, путем формирования тонкой пленки материала ЖК на воде, которая подобна нефти, плавающей на воде. Для этого каплю ЖК-материала капали на воду и растекались, образуя тонкую пленку.
Образовавшиеся при этом топологические дефекты могли проявлять термический фазовый переход при изменении температуры. Кроме того, этот подход может проследить морфологию исходной дефектной структуры по последовательным изменениям во время температурных изменений, что может дать намек на изучение образования топологических дефектов в космосе или скирмионов.
Проф. Юн сказал: «Исследование дефектов кристаллов ЖК само по себе активно изучается физиками и математиками в течение примерно 100 лет.
Однако это первый случай, когда мы наблюдаем фазовый переход ЖК-дефектов напрямую». Он также добавил: «Корея лидирует в индустрии ЖК-дисплеев, но наши фундаментальные исследования ЖК не соответствуют мировому уровню».