Жидкие кристаллы широко применяются при создании медицинских приборов и бытовой техники. Обычно такие кристаллы неподвижны, единообразны и лишены дефектов. Но если добавить бактерии, можно получить так называемые «живые жидкие кристаллы»: материалы, которые умеют действовать автономно. и меняться. Когда бактерии плывут по кристаллу, они создают «дефекты», которые можно использовать в инженерных целях, пишет Phys.org.

«Происхождение этих нестабильностей было темой серьезных дискуссий, и теперь мы точно поняли, как работает этот процесс. В конечном счете это приведет к контролю поведения этого материала», — заявил профессор Хуан де Пабло, один из руководителей исследования.

Живые жидкие кристаллы — пример материалов, способных действовать самостоятельно. В природе белки внутри клеток «движутся» вдоль поверхности молекул полимеров и вызывают силу, которая и становится причиной подвижности клеток. Ученые из Университета Чикаго и Аргоннской национальной лаборатории решили разобраться, как возникает это движение.

В лаборатории один из способов создания автономных материалов — сочетание жидкого кристалла с бактерией, которая во время движения нарушает порядок в жидком кристалле. Ученые создали две формы такого материала: на тонкой незакрепленной пленке и на нижней поверхности капли.

Когда бактерия начала двигаться, она вызвала нестабильности, которые выглядели как цветы или ветви дерева, число которых зависело от активности бактерии. Со временем их становилось все больше, пока система не стала полностью неупорядоченной. Проведя ряд экспериментов и смоделировав процесс на компьютере, исследователи поняли, как образуются эти нестабильности, а также разработали метод создания и управления ими.

Ученые надеются, что их открытие позволит полностью контролировать живые жидкие кристаллы. Например, создавать новые виды микрогидродинамических устройств, перемещающие жидкости без насосов и давления. Или искусственные системы, напоминающие клетки, которые будут передвигаться с места на место.

Новый метод применения оболочек жидких кристаллов разработали в Люксембурге. Они реагируют на внешние воздействия пассивно и не нуждаются во внешних источниках энергии и могут стать отличным решением для робототехники и сенсоров.