Ученые изучили специальную форму жидких кристаллов, которые состоят из молекул, имеющих форму диска, названных discotic жидкими кристаллами. В этих материалах дисковые молекулы могут сформироваться высоко, электрически проводящие столбы собой, сложив как монеты.
Исследователи заполнили discotic жидкие кристаллы в нанопорах в стакане силиката. У цилиндрических пор был диаметр только 17 миллимикронов (миллионные части миллиметра) и глубина 0,36 миллиметров.Там, жидкие кристаллы были нагреты приблизительно до 100 градусов Цельсия и затем медленно охлаждались.
Первоначально неорганизованные дисковые молекулы сформировали концентрические кольца, устроенные как круглые кривые колонки. Начинаясь с края поры, одно кольцо после другой постепенно формируемый с уменьшением температуры до на уровне приблизительно 70 градусов Цельсия все поперечное сечение поры было заполнено концентрическими кольцами. После подогревания кольца постепенно исчезали снова.«Это изменение молекулярной структуры в ограниченных жидких кристаллах может наблюдаться с методами дифракции рентгена как функция температуры и с высокой точностью», говорят соавтор и ученый DESY Милена Липпман, которая подготовилась и участвовала в экспериментах при Дифракции С высоким разрешением, Beamline P08 в ПЕТРЕ III «Комбинация симметрии и заключения дает начало неожиданным, новым переходам фазы», говорит Марко Масса от Института Макса Планка Динамики и Самоорганизации в Геттингене, где процесс был смоделирован с компьютерными моделированиями.
С этой целью ученый MPI Арне Зэнтоп разработал теоретическую и числовую модель для наноограниченных жидких кристаллов, которые подтвердили результаты эксперимента и помогают интерпретировать их.Отдельные кольца сформировались пошагово при характерных температурах. «Это позволяет включить и выключить отдельные нано кольца небольшими изменениями в температуре», подчеркивает главный автор Кэтрин Сенткер от TUHH. Она заметила это явление через удивительно подобные шагу изменения сигнала в лазерно-оптических экспериментах.
В то время как такие квантовавшие изменения обычно только происходят при очень низких температурах, жидкокристаллическая система уже показывает это квантовое поведение много больше комнатной температуры.Как opto-электрические свойства discotic изменения жидких кристаллов с формированием молекулярных колонок, заключенный нанопорой вариант – многообещающий кандидат на дизайн новых оптических метаматериалов со свойствами, которыми можно управлять пошагово через температуру. Исследованные наноструктуры могли также привести к новым применениям в органических полупроводниках, таких как температурно-переключаемые нанопроводы, объясняет соавтор Андреас Шонхальс от меха Bundesanstalt Materialforschung und-prufung (ОБМАН), немецкий федеральный Институт Исследования Материалов и Тестирования, кто интересуется тепловыми и электрическими свойствами этих систем.
«Явление составляет прекрасный пример, как универсальный мягкий вопрос может приспособиться к чрезвычайным пространственным ограничениям и как это может привести к новому пониманию в физике, а также новому дизайну и управлять принципами для самоорганизации функциональных наноматериалов», объясняет научный руководитель Хубер.