Een onderzoeksteam aangesloten bij UNIST heeft voor het eerst een nieuw bewegingsprincipe in de microwereld onthuld, waarbij objecten op een gerichte manier kunnen bewegen door simpelweg periodiek hun grootte te veranderen binnen een substantie die bekend staat als vloeibaar kristal.

Onder leiding van professor Jonwoo Jeong en zijn onderzoeksteam van de afdeling Natuurkunde van UNIST staat deze ontdekking klaar om verreikende implicaties te hebben op verschillende onderzoeksgebieden, waaronder de potentiële toekomstige ontwikkeling van miniatuurrobots. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .

In hun onderzoek observeerde het team dat luchtbellen in het vloeibare kristal in één richting konden bewegen door hun grootte periodiek te veranderen, in tegenstelling tot de symmetrische groei of samentrekking die doorgaans wordt waargenomen bij luchtbellen in andere media. Door luchtbellen ter grootte van een mensenhaar in het vloeibare kristal te brengen en de druk te manipuleren, konden de onderzoekers dit buitengewone fenomeen aantonen.

De sleutel tot dit fenomeen ligt in het ontstaan ​​van fasedefecten binnen de vloeibare kristalstructuur naast de luchtbellen. Deze defecten verstoren de symmetrische aard van de bellen, waardoor ze ondanks hun symmetrische vorm een ​​unidirectionele kracht kunnen ervaren. Terwijl de luchtbellen in grootte fluctueren en het omringende vloeibare kristal duwen en trekken, worden ze in een consistente richting voortgestuwd, wat de conventionele wetten van de natuurkunde tart.

Sung-Jo Kim, de eerste auteur van het onderzoek, merkte op:"Deze baanbrekende observatie toont het vermogen van symmetrische objecten om gerichte beweging te vertonen door middel van symmetrische bewegingen, een fenomeen dat voorheen ongezien was." Hij benadrukte verder de potentiële toepasbaarheid van dit principe op een breed scala aan complexe vloeistoffen, naast vloeibare kristallen.

Professor Jeong merkte op:"Dit intrigerende resultaat onderstreept het belang van het breken van de symmetrie in zowel tijd als ruimte bij het aandrijven van beweging op microscopisch niveau. Bovendien is het veelbelovend voor het bevorderen van onderzoek naar de ontwikkeling van microscopische robots."

Meer informatie: Sung-Jo Kim et al, Symmetrisch pulserende bellen zwemmen in een anisotrope vloeistof door nematodynamica, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45597-1

Aangeboden door Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie