Ao interromper deliberadamente a ordem dos materiais - introduzindo diferentes átomos no metal ou nanopartículas nos cristais líquidos - podemos induzir novas qualidades. Por exemplo, ligas metálicas como duralumínio, que é composto por 95% de alumínio e 5% de cobre, geralmente são mais duros do que os metais puros. Isso se deve a uma interação elástica entre os defeitos do cristal, chamados deslocamentos, e os átomos de soluto, que formam o que é conhecido como nuvens Cottrell em torno deles. Em tais nuvens, a concentração de átomos de soluto é maior do que a concentração média no material.

Em um artigo publicado em EPJ E , Patrick Oswald da École Normale Supérieure de Lyon, França, e Lubor Lejček da Academia de Ciências Tcheca agora calculou teoricamente as propriedades estáticas e dinâmicas das nuvens Cottrell, que se formam em torno de deslocamentos de borda em cristais líquidos lamelares da variedade esmética A decorada com nanopartículas. Este trabalho pode ser importante, por exemplo, no contexto de melhorar o desempenho de lubrificação de tais cristais líquidos.

As nuvens Cottrell são difíceis de estudar em materiais sólidos, e ainda mais quando os deslocamentos estão em movimento. Este não é o caso em cristais líquidos esméticos A dopados com nanopartículas de ouro, onde as nuvens Cottrell são visíveis sob um microscópio óptico simples. Além disso, a densidade de deslocamentos pode ser controlada experimentalmente nestes materiais, permitindo que a mobilidade do deslocamento seja medida diretamente. Um experimento recente mostrou que diminui à medida que aumenta a concentração de nanonopartículas. Isso leva a um endurecimento do material, muito semelhante ao que se observa nas ligas metálicas.

Quando os deslocamentos se movem lentamente, as nuvens de nanopartículas Cottrell são arrastadas pelos deslocamentos, o que diminui sua mobilidade. Neste estudo, os autores demonstram uma fórmula usada anteriormente para aproximar a mobilidade dos deslocamentos na presença de nuvens de Cottrell. Eles então realizam uma simulação numérica do problema para estudar como a nuvem Cottrell sofre erosão quando o deslocamento se move em alta velocidade.