اكتشف الباحثون أن الأجسام يمكنها تحقيق حركة موجهة في البلورة السائلة عن طريق تغيير حجمها بشكل دوري، مما يمهد الطريق للتقدم في مجال الروبوتات الدقيقة.
اكتشفت مجموعة بحثية من معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST)، بقيادة البروفيسور جونوو جيونج من قسم الفيزياء، مؤخرًا مبدأ ثوريًا للحركة على المستوى المجهري. تكشف النتائج التي توصلوا إليها أن الأجسام يمكنها تحقيق حركة موجهة ببساطة عن طريق تغيير حجمها بشكل دوري في وسط بلوري سائل. يتمتع هذا الاكتشاف المبتكر بإمكانيات كبيرة في العديد من مجالات البحث ويمكن أن يؤدي إلى تطوير روبوتات مصغرة في المستقبل.
وفي بحثهم، لاحظ الفريق أن فقاعات الهواء داخل البلورات السائلة يمكن أن تتحرك في اتجاه واحد عن طريق تغيير حجمها بشكل دوري، على عكس النمو أو الانكماش المتماثل الذي يحدث عادة في فقاعات الهواء الكريستالية السائلة في البيئات الأخرى. ومن خلال إدخال فقاعات الهواء، التي تشبه في حجمها شعرة الإنسان، في البلورات السائلة والتلاعب بالضغط، تمكن الباحثون من إثبات هذه الظاهرة غير العادية.
من اليسار إلى اليمين: سونغ جو كيم، والبروفيسور جونوو جيونغ، وأستاذ الأبحاث يوجين أوم. الائتمان: يونيست
يكمن مفتاح هذه الظاهرة في خلق عيوب طورية داخل البنية البلورية السائلة، بالقرب من فقاعات الهواء. تعطل هذه العيوب الطبيعة المتماثلة للفقاعات، مما يسمح لها بتجربة قوة أحادية الاتجاه على الرغم من شكلها المتماثل. عندما تتقلب فقاعات الهواء في الحجم، وتدفع وتسحب البلورات السائلة المحيطة بها، يتم دفعها في اتجاه ثابت، متحدية قوانين الفيزياء التقليدية.
وقال سونج جو كيم، المؤلف الأول للدراسة: “تسلط هذه الملاحظة الرائدة الضوء على قدرة الأجسام المتناظرة على إظهار حركة موجهة من خلال حركات متناظرة، وهي ظاهرة لم يسبق لها مثيل. » كما سلط الضوء على إمكانية تطبيق هذا المبدأ على مجموعة واسعة من السوائل المعقدة بما يتجاوز البلورات السائلة.
فقاعات نابضة منتشرة في جميع أنحاء NLC. الائتمان: يونيست
وعلق البروفيسور جيونج قائلاً: “تسلط هذه النتيجة المثيرة للاهتمام الضوء على أهمية كسر التناظر في الزمان والمكان في قيادة الحركة على المستوى المجهري. بالإضافة إلى ذلك، يعد هذا أمرًا واعدًا لتطوير الأبحاث في تطوير الروبوتات المجهرية.
المرجع: “تسبح الفقاعات النابضة بشكل متماثل في سائل متباين الخواص بواسطة الديناميكا الخيطية” بقلم سونغ جو كيم، وزيغا كوس، ويوجين أوم، وجون وو جيونغ، 9 فبراير 2024، الاتصالات الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41467-024-45597-1
تم دعم هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا (NRF)، ومعهد العلوم الأساسية (IBS) ووكالة الأبحاث السلوفينية (ARRS).
