Új anyagállapotot fedeztek fel a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói, melyben folyadékcseppek elektromos mező hatására aktívan mozgó, egymással kölcsönható részecskékként viselkednek. A kutatók eredményei új utat nyitnak a precíziós technológia világában – tájékoztatta a HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat az MTI-t.
Salamon Péter és Máthé Marcell Tibor, a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói a folyadékok egy nemrég felfedezett különleges fajtáját, a ferroelektromos nematikus folyadékkristályokat vizsgálták. A kutatók megfigyelték, hogy a ferroelektromos nematikus folyadékcseppek felülete elektromos mezőben instabillá válik, és fraktálszerű folyadéknyúlványok alakulnak ki.
A kutatás során azt tapasztalták, hogy amikor nagyobb feszültséget kapcsoltak a folyadékcseppekre, azok még extrémebben viselkedtek:
elvesztették csepp formájukat, és bonyolult, labirintusra emlékeztető struktúrát alkottak.
A kutatók azt is kimutatták, hogy váltófeszültséget alkalmazva, egy bizonyos frekvenciatartományban a cseppek különböző alakokat felvéve 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, így a jelenség alkalmazható lehet új típusú mikrofluidikai eszközökben, a felfedezésnek gyakorlati haszna lehet az orvosi diagnosztikában, a kémiai analízisben és a biotechnológiában is.
A kutatók azt is megfigyelték, hogy ezt a mozgást hangkibocsátás kíséri. A meglepő jelenség magyarázatát a hang spektrumának analízise segítette, ami arra utalt, hogy a cseppek a váltófeszültség hatására mechanikai rezgésbe jönnek. A kutatók ezen eredményeiket a Nature Communications című folyóiratban publikálták.
Szintén a ferroelektromos nematikus folyadékkristályokat vizsgálták a kutatók a Kent State University (USA) kutatóival megvalósult együttműködés során Jákli Antal professzorral. Ennek keretében
a világon elsőként mutatták ki az inverz piezoelektromosság jelenséget háromdimenziós folyadékokban. Az effektus lényege, hogy a ferroelektromos nematikus folyadékra feszültséget kapcsolva, a feszültséggel egyenes arányban az anyag mechanikai elmozdulást mutat. A jelenség fordítva is működik: ekkor mechanikai deformáció hatására elektromos töltések keletkeznek a felületén.
A ferroelektromos nematikus folyadékkristályok elektromechanikai válaszának megértése lehetővé teszi a mechanikai energia kinyerését, és új utat nyit a folyadékaktuátorok, mikropozicionálók és elektromosan hangolható optikai lencsék kifejlesztéséhez.
