Naukowcy odkryli nową fazę materii

Osiągnięcie amerykańskich naukowców może przyczynić się do kolejnej rewolucji w świecie technologii.

Ponad sto lat temu laureaci Nagrody Nobla - Peter Debye i Max Born zaproponowali teorię tzw. fazy materii, znanej jako ferroelektryczna nemetyczna faza ciekłego kryształu. O co w tym chodzi? Ciekłe kryształy mogą wykazywać zarówno możliwości cieczy, jak i stanu skupienia stałego.

Składają się z cząsteczek w kształcie prętów, które przenoszą ładunek dodatni na jednym końcu i ładunek ujemny na drugim. Jednym z prostszych etapów istnienia tego materiału jest faza nemetyczna (takie ułożenie cząsteczek ciekłego kryształu, że są one zorientowane w tym samym kierunku, lecz ich środki ciężkości nie są uporządkowane).

Fizycy badają ją od prawie pięciu dekad. W tej fazie połowa cząsteczek ustawia dodatnio naładowane końce w jednym kierunku, podczas gdy druga połowa zachowuje się przeciwnie. Jest to całkowicie losowe. Badania w tej sferze trwają właściwie od wieku. Dopiero trzy lata temu okazało się, że cząsteczka organiczna znana jako RM734 wykazywała dziwne zachowania. W wyższych temperaturach istniała w fazie nemetycznej kryształu, ale w niższych występowała w nietypowej fazie. W słabym polu elektrycznym pojawiają się żywe kolory wokół krawędzi cząsteczki RM73. Dalsze testy wykazały, że faza ta była znacznie bardziej wrażliwa na pole elektryczne niż normalne nemetyczne ciekłe kryształy. Jak bardzo? Nawet 1000 razy!

Kiedy schłodzili RM734 z wyższej temperatury, zobaczyli wyraźne domeny spontanicznie formujące się na ich oczach, z cząsteczkami w jednolitym ustawieniu. To potwierdziło istnienia nowej fazy materii.

Do czego może służyć odkrycie? Ciekły kryształ przewodzący prąd może przyczynić się np. do stworzenia nowych ekranów.

Stany skupienia czy fazy?

Stan skupienia materii to podstawowa forma, w jakiej występuje substancja, określająca jej główne właściwości fizyczne. Właściwości substancji wynikają z układu oraz zachowania cząsteczek ją tworzących. Tradycyjny, pochodzący z XVII wieku, podział stanów skupienia wyróżnia trzy takie stany: stały (ciało stałe), ciekły (ciecz), gazowy (gaz).

Obecnie jednak bardziej precyzyjnym określeniem form występowania substancji wydaje się faza materii. Właściwości ciał w poszczególnych stanach zależą od ułożenia cząsteczek (lub atomów), z których zbudowane są te ciała. Współczesna fizyka przyjmuje najogólniej dwie fazy - ciekłą i stałą, zaś faza gazowa jest jednym z przypadków fazy ciekłej.

Czytaj też: Mixed-reality, SI: Technologia w walce z wirusem

Interia, mlodytechnik.pl/KG