Tinh thể lỏng chảy thành dòng

Các màn hình màu và các máy đọc điện tử có thể trở nên bóng mượt hơn và sắc nét hơn nhờ một phương pháp mới dịch chuyển “mực kĩ thuật số” trên màn hình. Các nhà nghiên cứu ở Mĩ vừa giới thiệu một dạng linh hoạt hơn của hiện tượng điện chuyển, một kĩ thuật sử dụng điện trường để điều khiển các hạt lơ lửng trong chất lỏng. Họ nói bước đột phá trên còn có thể phát triển cho một số ứng dụng như việc tái tạo các điều kiện bên trong cơ thể con người.

Sự điện chuyển truyền thống hoạt động bằng cách thiết lập một điện trường đều, sinh ra bởi một dòng điện không đổi, với một chất lỏng chứa các hạt tích điện khi đó bị cưỡng bức chuyển động. Kĩ thuật trên có nhiều ứng dụng rộng rãi như các màn hiển thị điện chuyển và phân tích gen, trong đó người ta sử dụng hiện tượng này để sắp xếp các chuỗi ADN theo kích thước.

Oleg Lavrentovich và các đồng nghiệp của ông tại trường Đại học Kent State, Ohio, vừa phát triển một biến thể của kĩ thuật không đòi hỏi các hạt linh động phải tích điện. Điều quan trọng là thay chất lỏng bằng một dạng lai của vật chất gọi là tinh thể lỏng, chúng biểu hiện các tính chất của chất lỏng lẫn các tính chất của tinh thể chất rắn.

Các tinh thể mất trật tự

Bằng cách đưa vào các hạt cầu gốc vàng và silic, với đường kính chỉ vài micron, đội của Lavrentovich đã tạo ra các biến dạng bên trong một tinh thể lỏng thông dụng gọi là E7. Tuy nhiên, những biến dạng này là bất đối xứng ở hai phía của các hạt và vì thế sự có mặt của một điện trường làm cho các ion tự do và chất lỏng chứa chúng chảy dọc theo đường nối liền hai biến dạng. Dòng chảy này có thể dùng để chuyển hướng các hạt đi vòng quanh bên trong tinh thể lỏng. “Những biến dạng nhỏ xíu này phụ thuộc vào sự định hướng của các phân tử bên trong tinh thể lỏng”, Lavrentovich giải thích.

Một đặc điểm linh hoạt khác của cơ chế truyền tải như thế này là nó có thể hoạt động với điện trường của dòng xoay chiều lẫn một chiều. Theo các nhà nghiên cứu, điện trường xoay chiều thì tốt hơn trong một hệ điện chuyển vì nó khắc phục được vấn đề gây ra bởi sự điện phân và sự vắng mặt của những dòng đều đặn. Họ nói việc có thể làm biến thiên điện trường và có sự chọn lựa các hạt rộng rãi hơn có thể đưa đến các hệ điện chuyển dễ điều khiển hơn.

Lavrentovich cho biết đội khoa học của ông sẵn lòng kêu gọi các nhà đầu tư muốn phát triển những ứng dụng khác nhau nảy sinh từ nghiên cứu này. Về mặt phát triển vật lí cơ sở, các nhà nghiên cứu sẽ thử tái tạo kĩ thuật điện chuyển mới của họ trong các tinh thể lỏng gốc nước, chúng có cấu trúc có thể sánh với những điều kiện nhất định bên trong cơ thể người. Trên lí thuyết thì việc tái tạo những môi trường này có thể giúp người ta hiểu rõ hơn các quá trình sinh học, đồng thời giúp phát triển các hệ thống phân phối thuốc và chẩn đoán bệnh.

Nghiên cứu này công bố trên tạp chí Nature.

 

Một quả cầu thủy tinh 10 micron dìm trong một tinh thể lỏng lyotropic chromonic (Ảnh: Israel Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)

 

Khi đặt một hạt trong một tinh thể lỏng, nó tạo ra các sai lệch tô pô (Ảnh: Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)

 

Những biến dạng này cho phép các hạt đẩy đi trong điện trường ngoài. (Ảnh: Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)

 

Các sai lệch là sự biến dạng của các định hướng phân tử bên trong tinh thể lỏng. (Ảnh: Oleg Lavrentovich, Israel Lazo và Oleg Pishnyak)

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 13)
21/06/2018
Cấu trúc nguyên tử Mô hình nguyên tử mà Bohr và Rutherford mô tả là khá đơn giản, với một hạt nhân nguyên tử tại trung tâm,
Các va chạm hạt bên trong LHC trông như thế nào?
20/06/2018
Nếu hai proton va chạm ở tốc độ bằng 99,9999991% tốc độ ánh sáng thì chúng có tạo ra âm thanh hay không? Máy Va chạm Hadron
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 3)
18/06/2018
Trái Đất quay tròn xung quanh Mặt Trời theo một vòng trònMô hình nhật tâm sơ khai Là nhà thiên văn học và nhà toán học xứ
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 2)
18/06/2018
Rõ ràng Trái Đất không chuyển độngMô hình địa tâm Là một trong những nhà triết học có sức ảnh hưởng nhất ở phương

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com