Жидкие кристаллы приобрели свойство самоорганизации при нагревании
Жидкие вещества под называнием коллоидные растворы являются достаточно интересными для изучения материалами с необычными свойствами. Существуют нематические и колончатые жидкие кристаллы, которые представляют собой, соответственно, вязкие жидкости и вещества, состоящие из плоских дискообразных молекул или коллоидных частиц. Жидкие объекты проявляют свойства кристалла и могут быть склонны к самоорганизации при соблюдении определенных условий. Жидкие нематические кристаллы имеют хаотично расположенные молекулы, у колончатых же структура является организованной и способной к образованию колонн, спиралей и колец.
Кристаллы обладают свойством симметрии дальнего порядка: в их структуре содержится определённый элементарный фрагмент или ячейка, которая расположена на равноудаленном расстоянии от всех граней кристалла. Расстояние можно выдерживать одинаковым даже при перемещении ячейки относительно граней. При этом в кристалле таких ячеек может быть множество, а значит, симметрия кристалла и симметрия элементарной ячейки могут совпадать.
С помощью лабораторных фотометров и микроскопов ученым недавно удалось выявить несколько видов систем симметрии в жидкокристаллическом объекте. Примечательно, что, подвергая образец нагреванию, одна система симметрии была способна самостоятельно переходить в ее более организованный тип. Нагрев происходил за счет добавления коллоидных частиц в нематический жидкий кристалл и применения элементарных зарядов (в количестве от 1 до 100) к каждой отдельной дискообразной частице. Чтобы наблюдать за происходящим, учёные использовали диски из флуоресцентного минерала.
Оказалось, что при увеличении температуры от 20 до 33,5 градусов Цельсия кристалл заметно преобразуется: одноосная орторомбическая симметрия кристалла постепенно переходит в моноклинную и колончатую виды. При нагревании жидкие кристаллы обычного типа теряют свою структуру, поэтому пытаются самоорганизоваться на более высоких стадиях, ища более выгодное состояние симметрии. Если к данному процессу подключить внешнее магнитное поле, то можно будет наблюдать ещё более интересные эффекты. Так, обычный кристалл не поддаётся влиянию небольшого внешнего поля. Однако новый материал, который находился в колончатом состоянии, показал смещение колонны дисков, а именно изменение угла их наклона относительно начальных осей.
