Ulsano nacionalinio mokslo ir technologijos instituto (UNIST) tyrimų grupė, vadovaujama profesoriaus Junwoo Jeong iš Fizikos katedros, neseniai atrado novatorišką judėjimo principą mikroskopiniu lygmeniu. Jų išvados atskleidžia, kad objektai gali pasiekti kryptingą judėjimą tiesiog periodiškai keisdami savo dydžius skystojoje kristalinėje terpėje. Šis naujoviškas atradimas turi didelį potencialą daugelyje tyrimų sričių ir ateityje gali paskatinti miniatiūrinių robotų kūrimą.

Savo tyrimuose komanda pastebėjo, kad skystųjų kristalų viduje esantys oro burbuliukai gali judėti viena kryptimi, periodiškai keisdami savo dydžius, priešingai nei simetriškas augimas ar susitraukimas, kuris paprastai pastebimas oro burbuliukuose kitose terpėse. Į skystąjį kristalą įvedę oro burbuliukus, panašaus dydžio į žmogaus plaukus, ir manipuliuodami slėgiu, mokslininkai sugebėjo parodyti šį neįprastą reiškinį.

Iš kairės: Sung-Joo Kim, profesorius Junwoo Jeong ir tyrimų profesorius Eugene'as Ohmas. Kreditas: Unist

Raktas į šį reiškinį yra fazių defektų atsiradimas skystųjų kristalų struktūroje šalia oro burbuliukų. Šie defektai sutrikdo simetrišką burbuliukų pobūdį, todėl jie gali patirti vienakryptę jėgą, nepaisant jų simetriškos formos. Kai oro burbuliukų tūris svyruoja, stumdamas ir traukdamas juos supančius skystuosius kristalus, jie stumiami fiksuota kryptimi, nepaisydami įprastinės fizikos dėsnių.

„Šis novatoriškas stebėjimas parodo simetriškų objektų gebėjimą parodyti kryptingą judėjimą simetriškais judesiais, o tai precedento neturintis reiškinys“, – sakė pirmasis tyrimo autorius Sung-Joo Kimas. Taip pat buvo pabrėžta galimybė šį principą pritaikyti daugeliui sudėtingų skysčių, išskyrus skystuosius kristalus.

Išsklaidyti pulsuojantys burbuliukai NLC. Kreditas: Unist

Profesorius Jeongas pakomentavo: „Šis įdomus rezultatas pabrėžia laiko ir erdvės simetrijos pažeidimo svarbą vairuojant judėjimą mikroskopiniu lygmeniu, be to, tai gerai skatina mikroskopinių robotų kūrimo tyrimus.

Nuoroda: „Pulsuojantys burbuliukai simetriškai plūduriuoja anizotropiniame skystyje dėl nematinės dinamikos“, autoriai Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm ir Jun-Woo Jeong, 2024 m. vasario 9 d. Gamtos komunikacijos.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1

Šį tyrimą palaikė Nacionalinis Korėjos tyrimų fondas (NRF), Pagrindinių mokslų institutas (IBS) ir Slovėnijos tyrimų agentūra (ARRS).