David Nutt, Kornell Universiteti

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriLC altında izotrop yağın planar nəmləndirici filmləri 10 Hz elektrik sahəsindən istifadə edərək tez bir zamanda uzunmüddətli emulsiyalara çevrilir. Kredit: Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09279-2

Kornel tədqiqatçıları öz formasını sürətlə dəyişə bilən və saxlaya bilən, şəffaf nazik maye plyonkadan qeyri-şəffaf emulsiyaya çevrilə bilən, sonra isə yüksək tezlikli elektrik sahəsinin qısa bir sarsıntısı ilə yenidən geri qayıda bilən iki fazalı maye kristal sistemi hazırladılar.

Bu yanaşma sürətli, öz-özünə rənglənən “ağıllı” pəncərələr yaratmaq və ya material sintezində kimyəvi reaksiyaları idarə edən emulsiyalar hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər.

Tədqiqat Nature jurnalında dərc olunub . Baş müəllif keçmiş doktorantura tədqiqatçısı Sanqçul Rohdur.

Tədqiqatçılar uzun müddət optik xüsusiyyətlərə malik nazik maye filmlər axtarırdılar . Lakin bu materialların yaradılması və istismarı çətindir, çünki maye strukturlar daimi sabitləşmə tələb edir.

“Əsas problem mayelərin öz-özünə istirahət etməsidir” dedi, Robert F. Smith adına Kornell Mühəndisliyi Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Məktəbinin Tisch Universitetinin professoru və məqalənin baş müəllifi Nicholas Abbott. “Bu sistemdə mayelərimiz var, lakin biz onları istədiyiniz strukturlarda tuta bilərik və sonra tələb olunarsa, sistemi bu məhdudiyyətdən azad edə və onun ilkin formasına qayıtmasına icazə verə bilərik. Bu, qeyri-adi nəzarət səviyyəsidir.”

Sistem iki qarışmayan maddənin qarşılıqlı təsiri üzərində qurulub: tədqiqatçıların uydurduğu maye kristal yağ və özlülük, fazalararası gərginlik və səth enerjisi daxil olmaqla, xassələrin düzgün birləşməsini bölüşən izotrop yağ . İki elektrod arasında məhdudlaşdıqda, izotrop yağ avtomatik olaraq elektrodları örtür və maye kristal yağ bu iki film arasında plitə əmələ gətirir. Bu ilkin laylı və ya zəminli vəziyyət şəffafdır və şüşəyə bənzər optik xüsusiyyətlərə malikdir.

Elektrik sahəsini tətbiq etməklə maye kristalda dispers yağ damcıları əmələ gəlir və sistem metastabil, yəni uzunömürlü emulsiyaya çevrilir. Tipik olaraq, iki sadə yağ bir emulsiya meydana gətirirsə, elektrik sahəsi çıxarıldıqdan sonra onlar yenidən laylı vəziyyətinə ayrılacaqlar. Amma bu zaman emulsiya stabilləşir, çünki maye kristalda topoloji qüsurlar əmələ gəlir. Bu nanoskopik strukturlar dağılmış damcıları yerində saxlayan və onların birləşməsinin qarşısını alan enerji maneəsi yaradır.

Bununla belə, doktorant və həmmüəllif Youlim Hanın da daxil olduğu tədqiqat qrupunun əsl sürprizi maye kristalın həm də elektrik sahəsinin yenidən tətbiqi zamanı tədqiqatçılara emulsiyanı tez bir zamanda sındırmağa imkan verən bir mexanizm ehtiva etməsi oldu. Solitonlar adlanan keçici strukturlar damcıların səthi boyunca yayılır və rezin bant kimi hamısını bir yerə çəkir və sistem ilkin laylı vəziyyətinə qayıdır.

“Emulsiya bir saniyədən az müddətdə əmələ gəlir və biz onu bir neçə saniyəyə söndürə bilərik. Beləliklə, bu, bu iki fazalı maye sisteminin morfologiyalarında çox sürətli çevrilmələrdir” dedi Abbott. “Bunun üçün real presedent yoxdur.”

Abbottun sözlərinə görə , əsas vəziyyət şəffaf və emulsiyalaşdırılmış vəziyyət südlü olduğundan , texnologiyanın açıq bir tətbiqi, sabit elektrik sahəsinə ehtiyac olmadan saniyələr ərzində qeyri-şəffaflaşa bilən ağıllı bir pəncərə olardı. Materialın sintezində kimyəvi reaksiyalara nəzarət etmək və bəlkə də müxtəlif material rəngləri yaratmaq üçün emulsiya damcılarını təşkil etmək üçün emulsiyalardan istifadə etmək potensialı da var .

“Əgər siz mikrometr uzunluğu şkalasında materialların dövri massivlərini düzəldə bilsəniz, onlar maraqlı optik xassələrə malikdirlər. Siz quş qanadındakı rənglər kimi interferensiya effektləri əldə edirsiniz. Boya yoxdur; sadəcə olaraq, ağ işıq müəyyən dalğa uzunluqlarında müdaxilə edir. Beləliklə, siz materialların rənglərini aktiv şəkildə idarə edə bilərsiniz”, – Abbott bildirib.

“Sizə kamuflyajlar və rəngli lövhələr hazırlamağı düşünə bilərsiniz. Və ya mağazada ağıllı etiketlər. Əgər tələb və təklifdən asılı olaraq qiyməti dinamik şəkildə dəyişmək istəyirsinizsə, o zaman bizdə olan sistem sizə bunu etməyə imkan verər.”

Daha çox məlumat: Nicholas Abbott, Forma dəyişdirən və bistable mikrodomenləri olan ikifazalı mayelər, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09279-2 . www.nature.com/articles/s41586-025-09279-2

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Cornell Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir