Forskare vid Georgia Institute of Technology har hittat ett material som använts i decennier för att färga livsmedel som sträcker sig från majsflis till glass kan potentiellt ha användningar långt bortom matfärgämnen.

I en studie publicerad 23 mars i tidningen Förfaranden från National Academy of Sciences , forskarna beskrev hur en klass av vattenlösliga flytande kristaller, kallas lyotropa kromatiska flytande kristaller, uppvisade oväntade egenskaper som kan utnyttjas för användning i sensorer och andra potentiella applikationer.

"Vi försökte förstå aggregeringen och fasbeteendet för dessa plankliknande molekyler som en funktion av temperatur och koncentration, "sa Karthik Nayani, en tidigare Georgia Tech -student som arbetade med problemet. "När det observeras under korsade polarisatorer i ett optiskt mikroskop, flytande kristaller kan uppvisa vackra texturer som antyder hur molekylerna själva är ordnade. "

För att svara på några grundläggande frågor som rör materialets fasbeteende, forskarna använde mikroskop för att observera molekylernas texturer när de begränsades till droppar som kallas taktoider.

"Förvånande, vi hittade en konfiguration som inte har setts tidigare på de 70 år som människor har studerat flytande kristaller, "sade Mohan Srinivasarao, professor vid Georgia Tech School of Materials Science and Engineering. "Historiskt sett flytande kristaller i taktoider överensstämmer med det som kallas bipolär och bipolär konfiguration med en twist. Vid lägre koncentrationer, vi fann att dessa flytande kristaller arrangeras på ett koncentriskt sätt, men en som verkar vara fri från en singelfel. "

Forskarna använde sedan en enkel modell av aggregeringsbeteendet för dessa molekyler för att förklara dessa överraskande resultat. Ytterligare, spektroskopiska experiment med polariserad Raman -mikroskopi utfördes för att bekräfta deras fynd.

Dessa nya fynd ökar den växande förståelsen för hur kromiska flytande kristaller kan användas i avkänningstillämpningar, Srinivasarao sa. Kristallerna är vattenlösliga och reagerar dramatiskt på att vara begränsade till vissa mönster - såsom taktoidala droppar - koncentrationer, och temperaturer. Materialets lyhördhet för att förändra sin omgivning kan eventuellt användas för att känna av molekylernas chiralitet - eller "handness" - Srinivasarao sa.

"Dessa material har inte ett kiralt centrum men de uppvisar en kiral struktur, "Srinivasarao sa." Det i sig är mycket intressant. "

Det fyndet kan vara användbart för att svara på den typen av frågor, han sa.

"Det finns många människor som studerar varför alla aminosyror på planeten Jorden har en hand, det ena och inte det andra, "Srinivasarao sa." Var kommer den här handligheten ifrån? "