Découverte d'un nouveau principe de mouvement dans les cristaux liquides

Publié par Cédric le 23/04/2024 à 08:00
Auteur de l'article: Cédric DEPOND
Source: Nature Communications
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Une équipe de chercheurs, associée à l'Université Nationale des Sciences et de la Technologie d'Ulsan (UNIST), vient de réaliser une découverte significative dans le domaine des cristaux liquides. Dirigés par le Professeur Jonwoo Jeong et son équipe du Département de Physique, ils ont récemment dévoilé un principe de mouvement inédit à l'échelle microscopique. Cette découverte promet des applications variées dans divers domaines de recherche et pourrait ouvrir la voie au développement futur de robots miniatures.


Des images de microscopie optique montrent des bulles avec des configurations de cristaux liquides nématiques (NLC), observées sous une lumière polarisée. Les bulles comportent des défauts spécifiques, hyperbolique-hérisson (HH) et anneau de Saturne (SR). Une séquence illustre une bulle HH pulsante sous modulation de pression, avec des observations stroboscopiques détaillant le mouvement et les transformations des configurations.

Au cours de leurs expériences, les chercheurs ont observé un phénomène remarquable: les bulles d'air à l'intérieur du cristal liquide se sont déplacées de manière directionnelle en modifiant périodiquement leur taille. Contrairement aux bulles d'air dans d'autres milieux, qui présentent généralement une croissance ou une contraction symétrique, celles-ci ont manifesté un mouvement unilatéral. En introduisant des bulles d'air de la taille d'un cheveu humain dans le cristal liquide et en ajustant la pression, les chercheurs ont pu mettre en évidence cette observation surprenante.

La clé de ce phénomène réside dans la formation de défauts de phase à proximité des bulles d'air à l'intérieur de la structure du cristal liquide. Ces défauts perturbent la symétrie des bulles, ce qui leur permet de subir une force unidirectionnelle malgré leur forme symétrique. Ainsi, lorsque les bulles d'air changent de taille, elles exercent une force sur le cristal liquide environnant, les propulsant dans une direction cohérente, en contradiction avec les lois physiques classiques.

Sung-Jo Kim, premier auteur de l'étude, a souligné l'importance de cette découverte: "Ce phénomène révolutionnaire démontre que des objets symétriques peuvent manifester un mouvement dirigé à travers des mouvements symétriques, ce qui constitue une découverte totalement nouvelle." Il a également mentionné que ce principe pourrait avoir des applications dans de nombreux autres fluides complexes, en dehors des cristaux liquides.

Le Professeur Jeong a ajouté: "Cette découverte met en lumière l'importance de la rupture de symétrie dans la génération de mouvement à l'échelle microscopique, et ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les robots microscopiques."
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