University of Warwick

Bandas de Möbius dão nós em cristal líquido – novas possibilidades de materiais para dispositivos fotônicos

Cientistas da Universidade de Warwick demonstram como fazer nós em cristais líquidos com o uso de uma banda de Möbius em miniatura, feita de partículas de sílica

		IMAGEM: Nós de cristal líquido criados em torno de partículas em banda de Möbius em miniatura (simulação). Clique aqui para mais informações.

Texto original em inglês por Anna Blackaby, contato com a imprensa da Universidade de Warwick.

Os cientistas da Universidade de Warwick demonstraram como se ata nós em cristais líquidos com o uso de uma banda de Möbius em miniatura, feita de partículas de sílica.

Atando substâncias como o cristal líquido em nós, os pesquisadores esperam compreender melhor como suas intrincadas configurações e suas propriedades ímpares podem ser aproveitadas para a próxima geração de materiais avançados e dispositivos fotônicos. 

O cristal líquido é um material essencial na vida moderna – as telas planas de nossos computadores, TVs e smartphones, todos fazem uso de suas propriedades de modulação da luz.

Eles são compostos de moléculas finas, com aspecto de haste, que se auto-alinham de forma a apontarem em uma única direção. Ao controlar o alinhamento dessas moléculas, os cientistas podem literalmente atá-las em um nó.

Para fazê-lo, eles simularam adicionar uma partícula de sílica do tamanho de um mícron – ou seja, um coloide – ao cristal líquido. Isto perturba a orientação das moléculas de cristal líquido.

Por exemplo, um coloide na forma de uma esfera fará com que as moléculas de cristal líquido se alinhem perpendicularmente à superfície da esfera, um tanto como as cerdas de um porco-espinho.

Usando um modelo teórico, os cientistas da Universidade de Warwick tomaram este princípio e o estenderam a coloides que tem um formato de nó, na forma de uma banda de Möbius.

Uma banda de Möbius com uma torção não forma um nó, entretanto com três, quatro e cinco torções ela se torna um nó de trevo, um nó de Salomão, ou um nó quinquefólio respectivamente.

		IMAGEM: Uma visualização da configuração média das moléculas em um nó de cristal líquido (simulação). Clique aqui para mais informações.

Adicionando-se essas partículas especialmente projetadas, elas forçam o cristal líquido a assumir a mesma estrutura, criando um nó no cristal líquido.

Gareth Alexander, Professor Assistente em Física e Ciências da Complexidade na Universidade de Warwick declarou: “Os nós são objetos fascinantes e versáteis, que nos são familiares desde que começamos a amarrar nossos sapatos”.

“Recentemente foi demonstrado que os nós podem ser criados em vários conjuntos naturais, tais como campos eletromagnéticos, luz laser, vórtices fluidos e cristais líquidos”.

“Esses nós são mais intrincados do que aqueles dos sapatos, já que se trata de todo um material contínuo e não somente um cadarço o que é amarrado”.

“Nossa pesquisa estende o trabalho anterior para aplicações em cristais líquidos, a substância que vemos todos os dias em nossas TVs, smartphones e telas de computador”.

“Estamos interessados nisto porque a criação e o controle desses intrincados campos em nós é uma nova avenida que se abre para o projeto de novos metamateriais e dispositivos fotônicos”.

O estudo, publicado em PNAS, tem o título Knots and nonorientable surfaces in chiral nematics e é assinado por Thomas Machon e Gareth Alexander ambos do Departamento de Física e do Centro de Ciências da Complexidade na Universidade de Warwick.

A pesquisa foi financiada pelo Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

A pesquisa está disponível neste site:

http://www.pnas.org/content/early/2013/08/09/1308225110.abstract