Este descubrimiento podría ayudar a impulsar las aplicaciones prácticas de materiales activos inteligentes
Un nuevo estudio ofrece la oportunidad de observar sistemas dinámicos de cristal líquido en 3D y el caótico movimiento de su interior, que hasta ahora había sido estudiado en gran parte a partir de teoría y simulaciones. Al sintetizar y caracterizar la materia activa en 3D, el estudio logra dos hitos importantes en este campo y ofrece una "formidable plataforma experimental" para la observación futura de materiales activos complejos, afirma Denis Bartolo en un artículo de Perspective relacionado.
La materia activa se puede definir como cualquier sistema, desde bandadas de pájaros hasta partículas artificiales, que forma grandes regiones organizadas a través de interacciones locales en respuesta al aporte de energía. Buscando comprender y capturar mejor los movimientos de la materia activa en el laboratorio, los científicos han estudiado unos cristales líquidos denominados nemáticos, moléculas en forma de bastón que prefieren apuntar en general hacia la misma dirección, pero que también pueden verse sometidas turbulencias estructurales mediante la formación de defectos.
Cuando están sujetas al flujo, a través de una fuente de energía, las líneas de defectos en la materia activa pueden crecer, pellizcarse o encogerse. Si bien estos fenómenos son bien conocidos desde la teoría, es difícil observar nemáticos activos en 3D a alta resolución temporal porque las moléculas son generalmente demasiado pequeñas para verse y se mueven demasiado rápido para ser rastreadas en un volumen espacial significativo.
En esta ocasión, Guillaume Duclos y sus colegas crearon un sistema nemático 3D a partir de partículas de virus bacteriófagos (bastones rígidos que proporcionan una fase nemática a temperatura ambiente) y microtúbulos (a los que se puede proporcionar una fuente de energía para crear flujo en la totalidad de la muestra). Utilizando microscopía de lámina polarizada, los investigadores pudieron escanear rápidamente el material nemático para rastrear el movimiento de los defectos en tiempo real.
A partir de ahí, descubrieron que las excitaciones en los nemáticos en 3D eran principalmente líneas y bucles de descoloración, incluidas las que presentan forma de tiras de Möbius, que pueden nuclearse, encogerse, abrirse y fusionarse. De acuerdo con los investigadores, este descubrimiento podría algún día ayudar a impulsar las aplicaciones prácticas de materiales activos inteligentes.
