新的液晶反映了一些固体的复杂结构

科罗拉多大学博尔德的团队设计了新的液晶,镜像一些固体晶体的复杂结构 - 建筑流动材料的主要一步,可以匹配矿物质和宝石中所看到的矿物质和宝石的色彩多样性亚博网站下载to topaz。

该小组的发现发表在今天的杂志上自然也许有一天,智能窗户、智能电视或智能电脑显示屏会以前所未有的方式弯曲和控制光线。

结果归结为许多化学家和宝石学家所熟悉的固体晶体的特性:对称性。

Ivan Smalyukh是Cu Boulder系的物理系教授,解释说,科学家们将所有已知的晶体分为七个主要类,以及基于其内部原子的“对称性操作”部分的子类别。换句话说,你可以用多少种方式粘在一个水晶里面或旋转它并旋转它,并且仍然看到与Baskin-Robbins的32口味相同的结构,而是用于矿物质。

然而,迄今为止,科学家们并未能够创造出在大多数现代展示技术中发现的液晶 - 流动材料 - 这是在许多味道的那些中。亚博网站下载

“我们知道我们能制造的所有可能的固体晶体对称。总共有230个。”新研究的高级作者表示,新研究的高级作者也是Cu博尔德的可再生能源研究所(Rasei)的研究所。“说到大多数显示器中使用的向列型液晶,到目前为止,我们只有少数几个得到了演示。”

直到现在。

在他们最新的调查结果中,Smalyukh和他的同事们提出了一种设计第一液晶,类似于单斜晶和正晶晶体 - 其中七种主要晶体中的两种。他说,调查结果,为混乱的流体世界带来了更多的顺序。

“液晶有很多可能的类型,但到目前为止,发现的很少,”Smalyukh说。“这对学生来说是个好消息,因为还有很多东西要找。”

对称性在行动

要了解晶体中的对称性,请先将您的身体图片。如果您放置一个巨大的镜子在脸部中间运行,你会看到一个看起来(或多或少)像同一个人一样的反射。

固体晶体具有相似的性质。例如,包括金刚石和硫铁矿的立方晶体由以完美立方体形状排列的原子组成。他们有很多对称性的操作。

“例如,如果你围绕许多特殊的轴将这些晶体旋转90或180度,所有的原子都会停留在正确的位置,”Smalyukh说。

但也有其他类型的晶体。单斜晶体(包括石膏或青金石)内的原子排列成一个看起来像斜柱的形状。随意翻转或旋转这些晶体,它们仍然只有两种不同的对称——一个镜面和一个180度旋转的轴,或者你可以看到的对称,即晶体绕轴旋转,并注意到每180度看起来都是一样的。科学家称之为“低对称”状态。

然而,传统的液晶并不能显示出这些复杂的结构。例如,最常见的液晶是由微小的杆状分子组成的。Smalyukh说,在显微镜下,它们往往排成一行,就像扔进锅里的干面条。

“当事情流动时,它们通常不会表现出这样的低对称性,”Smalyukh说。

在液体

他和他的同事想看看他们是否能改变这一点。首先,研究小组将两种不同的液晶混合在一起。第一类是由杆状分子组成的普通类。第二种是由超薄圆盘状的粒子组成。yabo214

当研究人员把它们放在一起时,他们注意到一些奇怪的事情:在实验室合适的条件下,这两种晶体会相互挤压和挤压,改变它们的方向和排列。

最终的结果是一种对称的向列液晶流体,看起来很像固体单斜晶体。分子内部显示出一定的对称性,但只有一个镜面和一个180度旋转轴。

换句话说,该组织换句话说是具有拟钻石或石膏晶体的数学特性的材料 - 但它们可以像流体一样流动。

“我们询问了一个非常基本的问题:您可以将订单和流动性在单一材料中结合的方式 - ”Smalyukh说。

而且,团队的创作是动态的:如果你向上加热液体晶体或冷却它们,例如,你可以将它们变成不同结构的彩虹,每个都有自己的物业,哈里达斯MUNDOOL表示,这是新论文的主要作者。这对工程师来说非常方便。

这为改进显示技术提供了不同的途径,这可能会提高智能手机等设备的能效。”加州大学博尔德分校博士后研究助理Mundoor说。

他和他的同事们还远远不能制造出能够复制固体晶体全光谱的液晶。但这篇新论文让他们比以往任何时候都更接近——这对世界各地喜欢闪亮事物的人来说是个好消息。

新论文的其他同志包括金盛(杰森)吴,铜博尔德的研究生,以及Henricus Wensint的大学萨利斯萨莱。

来源:https://www.colorado.edu/

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