بعد 100 عام من البحث.. علماء الفيزياء يحققون اكتشافا هاما

هناك العديد من حالات البلورة السائلة، ولكن أكثرها شيوعا هي nematic، التي تمكّن تقنية العرض البلوري السائل، ما يفسر سبب اهتمام العلماء بها.

ويتم تعريف هذه الحالات أو المراحل من خلال كيفية تصرف الجزيئات داخل المادة. ويتكون مركب الكريستال السائل من جزيئات عضوية شبيهة بالقضبان ذات نهايات موجبة وسالبة، إلى حد ما مثل مغناطيسات صغيرة جدا.

وفي حالة nematic، تنقسم هذه الجزيئات مع نصف يشير إلى اتجاه واحد، والنصف الثاني يشير إلى اآخر، مرتبة بشكل أو بآخر بطريقة عشوائية.

ولكن في عقد 1910، اقترح فيزيائيان - بيتر ديبي وماكس بورن - سيناريو مختلفا للترتيب الجزيئي.

[Science Alert] Scientists Have Found a New Liquid Phase After 100 Years of Searching https://t.co/hVewYaphjH
— Spacedad Academy (@SpacedadUNI) June 11, 2020

ووفقا لورقتيهما البحثيتين- المنشورتين في 1912 و1916 على التوالي - يجب أن يكون من الممكن تصميم بلورة سائلة بطريقة تجعل الجزيئات تقع في حالة من النظام القطبي: وهذا يعني أنه يجب أن تكون هناك بقع واضحة حيث أقطاب الجزيئات موجهة في الاتجاه نفسه، ويمكن قلب هذا الاتجاه عن طريق تطبيق المجالات الكهربائية الخارجية.

وهذه الخاصية موثقة جيدا في بلورات صلبة؛ تُعرف بالكهرباء الحديدية - سميت بسبب تشابهها مع المغناطيسية الحديدية.

ثم، في عام 2017، كشف فريق من الفيزيائيين أنهم طوروا جزيئا عضويا جديدا على شكل قضيب، يمكن أن يكون مفيدا للبلورة السائلة - المركب RM734. وفي الدراسات اللاحقة، أظهر RM734 بعض السلوكيات غير العادية.

إقرأ المزيد

"أهم مرحلة في حياتنا".. إنجاز علمي "يوفر" كشف أسرار "الصندوق الأسود" لتطور جسم الإنسان

وعلى وجه الخصوص، بينما تصرف RM734 مثل طور الكريستال السائل التقليدي عند درجات حرارة أعلى، كان سلوكه أكثر غرابة عندما كانت درجات الحرارة أقل - لوحظ أن الاتجاه الجزيئي يتشوه في ترتيب "انشقاق".

وبحث علماء الفيزياء في جامعة كولورادو، بولدر، عن RM734 تحت مجهر ضوئي مستقطب، وطبقوا مجالا كهربائيا ضعيفا لمحاولة تحفيز الطور الخيطي المنبعث. وظهرت بقع من الألوان الزاهية حول حواف الخلية التي تحتوي على الكريستال السائل RM734.

وقال الفيزيائي نويل كلارك، من جامعة كاليفورنيا بولدر: "كان الأمر أشبه بتوصيل مصباح كهربائي بالتواتر لاختباره، مع العثور على أسلاك توصيل متوهجة بشكل أكبر".

وكشفت اختبارات أخرى أن هذه الحالة من RM734 كانت أكثر استجابة للمجالات الكهربائية الخارجية، ما بين 100 و1000 مرة أكثر من البلورات السائلة الخيطية الأخرى، ما يشير إلى أن الجزيئات تظهر ترتيبا قطبيا.

وما يزال العلماء غير متأكدين من كيفية أو لماذا تعرض RM734 هذه المرحلة الخيطية الكهروضوئية، ولكن وجودها يشير إلى أن المزيد من السوائل الكهربية قد تكون ممكنة - تلك التي لم نكتشفها بعد. وقال الفريق إن هذا بدوره قد يفتح الأبواب أمام فيزياء التكنولوجيا الجديدة، بما في ذلك تكنولوجيا العرض وذاكرة الكمبيوتر.

ونُشر البحث في PNAS.

المصدر: ساينس ألرت