Ett forskarlag knutet till UNIST har för första gången avslöjat en ny princip för rörelse i mikrovärlden, där objekt kan röra sig på ett riktat sätt helt enkelt genom att ändra storleken med jämna mellanrum inom en substans som kallas flytande kristall.

Leds av professor Jonwoo Jeong och hans forskargrupp vid institutionen för fysik vid UNIST, är denna upptäckt beredd att få långtgående konsekvenser inom olika forskningsområden, inklusive den potentiella framtida utvecklingen av miniatyrrobotar. Artikeln är publicerad i tidskriften Nature Communications .

I sin forskning observerade teamet att luftbubblor i den flytande kristallen kunde röra sig i en riktning genom att ändra storleken med jämna mellanrum, i motsats till den symmetriska tillväxten eller sammandragningen som vanligtvis ses i luftbubblor i andra medier. Genom att introducera luftbubblor jämförbara i storlek med ett människohår i den flytande kristallen och manipulera trycket kunde forskarna demonstrera detta extraordinära fenomen.

Nyckeln till detta fenomen ligger i skapandet av fasdefekter i den flytande kristallstrukturen bredvid luftbubblorna. Dessa defekter stör bubblornas symmetriska karaktär, vilket gör att de kan uppleva en enkelriktad kraft trots sin symmetriska form. När luftbubblorna fluktuerar i storlek, trycker och drar den omgivande flytande kristallen, drivs de i en konsekvent riktning, vilket trotsar fysiska lagar.

Sung-Jo Kim, den första författaren till studien, anmärkte:"Denna banbrytande observation visar symmetriska objekts förmåga att uppvisa riktad rörelse genom symmetriska rörelser, ett fenomen som tidigare inte setts." Han lyfte vidare fram den potentiella tillämpbarheten av denna princip på ett brett spektrum av komplexa vätskor utöver flytande kristaller.

Professor Jeong kommenterade, "Detta spännande resultat understryker betydelsen av symmetribrott i både tid och rum i drivande rörelser på mikroskopisk nivå. Dessutom lovar det att främja forskningen i utvecklingen av mikroskopiska robotar."

Mer information: Sung-Jo Kim et al, Symmetriskt pulserande bubblor simmar i en anisotrop vätska genom nematodynamik, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45597-1

Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology