Magyar kutatók egy lenyűgöző és különleges felfedezést tettek, amely új dimenziókat nyithat meg a tudományos világban.
Magyar kutatók felfedeztek egy különleges anyagállapotot, amelyben egy anyag egyszerre mutat folyadékos jellemzőket, miközben aktív részecskékként is viselkedik.
Hazai kutatók forradalmi felfedezést tettek: egy eddig ismeretlen anyagállapotot azonosítottak, amelyben a folyadékcseppek elektromos mező hatására dinamikus, egymással interakcióba lépő részecskékként működnek. Ezen áttörő eredmények új perspektívákat kínálnak a precíziós technológia fejlődésében.
A folyadékok egy nemrég felfedezett különleges fajtáját, a ferroelektromos nematikus folyadékkristályokat vizsgálták a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói, Salamon Péter és Máthé Marcell Tibor. A kutatók megfigyelték, hogy a ferroelektromos nematikus folyadékcseppek felülete elektromos mezőben instabillá válik, és fraktálszerű folyadéknyúlványok alakulnak ki.
A ferroelektromos nematikus anyagok különleges és hosszúkás aszimmetrikus molekulákból állnak, melyek végpontjaiknál ellentétes elektromos töltésekkel bírnak: az egyik vég pozitív, míg a másik negatív. A ferroelektromos nematikus fázis egyedi jelensége abban rejlik, hogy ezek a molekulák nem véletlenszerűen, hanem rendezett módon helyezkednek el, így a töltéseloszlásuk nem kiegyenlítődik, hanem összegződik. Ennek következményeként az anyag spontán elektromos polarizációval rendelkezik, ami rendkívül ritka és érdekes tulajdonságot kölcsönöz neki.
Bár az analógia nem mentes a hiányosságoktól, a ferroelektromos nematikus folyadékok a mágneses folyadékok (ferrofluidok) elektromos megfelelőiként képzelhetők el. Létezésüket már több mint egy évszázada feltételezték, de csupán 2017-ben sikerült először ilyen anyagot előállítani.
A kutatás során megfigyelték, hogy amikor a folyadékcseppekre nagyobb feszültséget alkalmaztak, azok viselkedése rendkívül különlegessé vált: elveszítették tipikus cseppformájukat, és olyan bonyolult struktúrákat kezdtek kialakítani, amelyek egy labirintusra emlékeztettek. A tudósok azt is felfedezték, hogy váltófeszültség használatával, egy meghatározott frekvencián belül, a cseppek különféle formákat öltve elkezdenek mozogni.
A mozgás során a cseppek egymást taszítva részecskékként ütköznek, és olyan aktív objektumokra hasonlítanak, mint a rajzó rovarok, mikrobák vagy mikrorobotok. A kutatók a cseppek mozgását szabályozni is tudták feszültséggel. A felfedezésnek így gyakorlati haszna is lehet az orvosi diagnosztikában, a kémiai analízisben és a biotechnológiában is.
A Kent State University (USA) kutatói, együttműködve Jákli Antal professzorral, a ferroelektromos nematikus folyadékkristályok izgalmas világát kutatták. E partnerség keretében elsőként a világon sikerült felfedezniük az inverz piezoelektromosság jelenségét háromdimenziós folyadékokban, ezzel új perspektívákat nyitva a tudományos közösség számára.
Az effektus lényege abban rejlik, hogy ha feszültséget alkalmazunk egy ferroelektromos nematikus folyadékra, akkor az anyag mechanikai elmozdulása arányosan növekszik a feszültség mértékével. Érdekes módon, a jelenség visszafelé is érvényes: mechanikai deformáció esetén az anyag felületén elektromos töltések jönnek létre.
A ferroelektromos nematikus folyadékkristályok elektromechanikai reakcióinak alaposabb megismerése lehetőséget teremt a mechanikai energia hasznosítására, valamint új irányokat nyithat az elektromosan hangolható optikai lencsék fejlesztésében.
