Yeni Sıvı Kristal Malzeme “Yeni Malzeme Evreninin” Kapılarını Açıyor
Fotoğraf: Yeni keşfedilen likit kristal fazındaki malzemenin mikroskop görüntüsünde yer alan çarpıcı renkler
Sıvı kristallerin ortaya atılmasından 100 yıldan fazla süre sonra University of Colorado Boulder’dan bir grup araştırmacı malzemeyi üretmeyi ve davranışını incelemeyi başardı. Bu yeni “Ferroelektrik nematik” faz elektrik alanlara karşı oldukça hassas ve benzersiz bir eğilim sergiliyor. Araştırma ekibi bu gelişme ile “yeni malzeme evreninin” kapılarının açıldığına inanıyor.
Bu alandaki çalışmalar aslında Nobel Laureates, Peter Debye ve Max Born’un 20. Yüzyılın başındaki çalışmalarına dayanıyor. Bu ekip, moleküllerin rastgele sağa sola hareket etmediği, aynı yönde doğru düzenlendiği yeni bir tip sıvı kristal elde etmeyi başarmıştı.
Araştırmacılar daha sonra aynı özelliği sergileyen katı kristalleri de keşfettiler. Normalde düzenli bir biçimde dizilen moleküllerden oluşan ve elektriksel alana maruz kaldığında kayma gösteren bu “ferroelektrik” katı kristaller malzeme teknolojilerinde ciddi bir ilerlemeye imkan verse de aynı özelliklere sahip sıvı kristaller aynı ilgiyi görememişti.
Yeni keşfedilen faz esasen yeni bir nematik sıcı kristal formu ve sıvı/katı karışımı sistemlere has bazı özel özellikler sergileyebiliyor. Işığı kontrol edebilme kabiliyeti LCD ekranlar ve taşınabilir sistemler konusunda umut vaat ediyor.
Nematik sıvı kristaller karşılıklı uçlarında pozitif ve negatif yük taşıyan çubuk biçimindeki moleküllerden oluşuyor. Tipik bir nematik sıvı kristalde bu moleküllerin yarısı sağ, yarısı sol tarafa doğru dizilim sergiliyor. Ferroelektrik nematik sıvı fazında ise bu moleküllerin tümü polar sıralama ile aynı yönde doğru diziliyor.
University of Colorado Boulder’s Soft Materials Research Center’daki araştırmacılar RM734 kodlu organik molekül ile yaptıkları çalışmalarda, malzemenin yüksek sıcaklıklarda geleneksel nematik sıvı kristal davranışlarını sergilediğini ancak düşük sıcaklıklarda olağandışı bir faza geçtiğini keşfettiler.
Elde edilen moleküller mikroskop altında incelendiğinde; proje ekibi malzemenin zayıf elektrik alan altında parlak renklerin bir karışımını yansıtabildiğini tespit etti. Yapılan araştırmalar RM734’ün, düşük sıcaklıklarda, elektriksel alanlara karşı tipik nematik sıvı kristallere oranla 100 ila 1000 kat daha fazla tepki verdiğini gösterdi.
Araştırma ekibi lideri olan Fizik Profesörü Noel Clark “Bu durum elde ettiğimiz fazın bir ferroelektrik nematik sıvı olduğunu doğruluyor” diyor.
Yapılan incelemeler bilim insanlarını malzemenin içerdiği moleküllerin nasıl tamamen aynı yönü içerecek şekilde yerleştiği konusunda şaşkınlık içerisinde bıraktı. Araştırmanın ortak yazarlarından Matt Glaser ferrotik nematik fazdaki sıvı kristallerin malzeme teknolojisinde yeni bir evrenin kapılarını açtığını ve ekranlara ve bilgisayar komponentlerine bakış açımızı tamamen değiştirebileceğini söylüyor.
Clark “Nematik alanında yayınlanmış 40,000 araştırma bulunuyır ve neredeyse tamamı nematik ferroelektrik özellik taşıyor ise ilgi çekici yeni özellikler sağlanabileceğini işaret ediyor” diyor.
Araştırmanın bundan sonraki aşamalarında, ekip bilgisayar simülasyonları kullanarak RM734 formunun bu fazla nasıl oluşturulduğunu detaylı anlamaya çalışacak.
Araştırma “Proceedings of the National Academy of Sciences”da yayınlandı.
Kaynak: newatlas.com
