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      科學家發現新液晶相 有望打開“新材料宇宙之門”

      時間:2020-06-18   訪問量:2011


             據外媒 New Atlas 報道,在兩位富有想象力的物理學家提出一種新的液晶相 100 多年后,科羅拉多大學波爾得分校的科學家們成功制造出了這種液晶相,并被它的行為所 “震驚”。事實證明,這種新的“鐵電線粒體” 相對電場有很高的反應性,通過提高對其獨特行為的理解,該團隊希望它能帶來一個全新的材料“宇宙”。 


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      這一發現的起源可以追溯到 19 世紀初,當時諾貝爾獎獲得者彼得·德拜(Peter Debye)和馬克斯·博恩(Max Born)開始思考一種新的液晶,這種液晶的特點是分子排列整齊,方向一致,而不是隨機地指向左邊或右邊。研究人員很快就發現了表現出這種行為的固體晶體,其分子排列方向一致,在受到電場的作用下能夠翻轉。這些“鐵電”固體晶體標志著材料領域的重大進步,但具有同樣特性的液晶相卻一直沒有找到,直到現在。


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      新發現的液晶相是一種線粒體液晶的形式,它們提供了流體和固體的混合特性,使其具有一些獨特的能力,即控制光線的能力。這使它們成為了LCD 屏幕的基礎,并幫助開創了便攜式計算的時代。線粒體液晶由棒狀分子組成,其中一端帶有正電荷,另一端帶有負電荷。一個典型的線粒體液晶的特點是隨機排列,其中一半的分子指向左,另一半指向右。鐵電線粒體液相的想法會看到這些分子的斑塊指向同一個方向,這個概念被稱為極性排序。 


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      科羅拉多大學波爾得分校軟材料研究中心的科學家們正在用一種名為RM734 的有機分子進行實驗,該分子在高溫下表現出傳統的線粒體液晶相, 而在低溫下則表現出另一種不尋常的相。當在顯微鏡下觀察這種分子時,研究小組注意到,當受到微弱電場的影響時,含有液晶的細胞邊緣開始出現引人注目的混合顏色。進一步的調查顯示,RM734 的這一階段對電場的反應比典型的線粒體液晶靈敏 100 到 1000 倍,當它從較高的溫度冷卻時,自發地形成了成片的排列分子。

      “這證實了這一階段確實是鐵電線粒體液體”,研究團隊負責人、物理學教授 Noel Clark 說。仔細觀察這些分子后,科學家們對它們排列的整齊程度感到“震驚”,幾乎所有的分子都指向同一個方向。研究合著者 Matt Glaser 說,液晶的鐵電向列相“打開了一扇通往新的材料宇宙的大門”, 這些材料可能會在新型的顯示屏或計算機組件中找到應用。 


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      “有 4 萬篇關于向列相液晶的研究論文,幾乎在任何一篇論文中,你都能看到有趣的新可能性,如果向列相一直是鐵電的,Clark 說。從這里開始,該團隊正在通過計算機模擬繼續研究 RM734,以更好地了解它是如何形成這種新相的。 


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