science >> Wetenschap >  >> Fysica

Moleculaire schaaltransporter met een twist, aangedreven door vloeibare kristaldefecten

Defecten die de symmetrie van anders ordelijk materiaal doorbreken, worden topologische defecten genoemd. In vaste kristallen, ze worden dislocaties genoemd omdat ze het regelmatig gestructureerde atoomrooster onderbreken. In tegenstelling tot, topologische defecten die disclinaties worden genoemd, nemen de vorm aan van lussen in vloeibaar kristal van de nematische variëteit, waarvan de langwerpige moleculen eruitzien als een school vissen. Nieuwe experimenten ondersteund door een theoretisch model laten zien hoe defecten die lussen vormen rond gedraaide plastic vezels gedoopt in vloeibaar kristal, kunnen worden gebruikt voor het transport van biochemische stoffen. wanneer gecontroleerd door elektrische en magnetische velden.

Gepubliceerd in EPJ E , deze bevindingen - bereikt door Mallory Dazza van de Ecole normale supérieure Cachan, Frankrijk, en collega's - hebben potentiële toepassingen in elektro-optische micromechanische en microfluïdische systemen.

De vrucht van een Portugees, Sloveense en Franse samenwerking, dit werk richt zich op defecten die 'captive disclination loops' worden genoemd. De auteurs probeerden deze lussen te manipuleren, gestabiliseerd door gedraaide vezels te omringen, als een ketting, door een magnetisch veld aan te leggen dat schuin op de vezels staat. Dazza en haar collega's ontdekten dat lussen gevoelig zijn voor het feit of de vezels rechts- of linkshandig zijn gedraaid. Deze handigheid is een eigenschap die aangeboren is in cellulosevezels of kan worden veroorzaakt door een eenvoudige draaiing in plastic vezels.

De auteurs ontdekten ook dat de kanteling van een lus evenredig is met de hoek van de draaiing van de vezel. Hierdoor realiseerden ze zich dat de kanteling groter wordt wanneer een elektrisch of magnetisch veld loodrecht op de vezel wordt aangelegd.

Bovendien, de lussen hebben het vermogen om naast een translatiebeweging te bewegen wanneer een magnetisch veld wordt aangelegd in een richting schuin op de vezel. Dit betekent dat door een dergelijk veld toe te passen, het is mogelijk om het transport van moleculen in de lussen te regelen, langs de vezels bewegen.