日前,芝加哥大学的研究人员证明了一种“活性”液晶,其运动可以被控制和引导。这种能够执行复杂功能以响应环境变化的材料可以形成新技术的基础,该突破性发现可能为液晶的新应用铺平道路。
跟传统液体不同,液晶显示出的统一分子顺序和取向,能为自主材料的构建提供潜力。而晶体内部的缺陷本质则是微小的胶囊,可以作为化学反应的场所或在类似电路的装置中作为货物的运输容器。
为了创造可用于技术领域的自主材料,科学家们需要找到一种方法让这些材料能在控制运动方向的同时自我推动缺陷。于是研究人员使用了构成细胞骨架的肌动蛋白丝及运动蛋白,这些蛋白质基本都会沿着纤维“行走”,从而让晶体发生移动。在这种情况下,研究人员跟斯坦福大学泽夫·布莱恩特教授的团队合作开发了由光敏蛋白驱动,能在光照下活性增强的活性液晶。
研究人员利用先进计算机模拟模型,预测他们可以制造缺陷并通过在液晶中创造局部活动模式将其操纵。之后,研究人员使用激光照射,让液晶内的不同区域都活跃起来,以此控制缺陷的流动。
“这些活性材料非常漂亮、有趣,而我们现在已经知道该如何操纵它们,并将它们用于更有趣的新应用,这是非常令人兴奋的。”分子工程教授胡安·德·巴勃罗表示,在这项工作中,研究团队展示了控制这些材料的方法,并且,在之后的研究中,研究人员将利用分子水平的推动来控制宏观尺度上的运动和运输。
这一概念验证表明,液晶系统最终可以用作传感器或放大器从而对环境做出反应。接下来,研究人员希望演示如何构建必要元件使这个系统成为能像计算机那样执行逻辑操作的电路。(本报综合)