Aproveitar as propriedades dos materiais para que a tecnologia continue avançando significa lidar com sistemas cada vez mais desafiadores. Uma equipe liderada por um pesquisador do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio voltou seu foco para cristais moleculares e coloidais quirais, revelando o papel dos campos elásticos emergentes e seu comportamento. Suas descobertas são publicadas em Proceedings of the National Academy of Sciences .
É fácil para a maioria das pessoas imaginar as propriedades das fases básicas da matéria que aprendemos na escola. No entanto, as fronteiras da tecnologia muitas vezes se baseiam em áreas onde as coisas são menos claras. Por exemplo, as fases de cristal líquido combinam a mobilidade molecular de líquidos e ordenação ou sólidos, e isso permitiu que fossem aplicadas em displays para uma enorme variedade de dispositivos de consumo. As transições dentro dessas fases mais complexas também podem ser difíceis de visualizar.

As transições de fase topológica envolvem o rearranjo dos componentes de um material - sejam eles moléculas ou partículas - em estruturas helicoidais ou semelhantes a vórtices, conhecidas como skyrmions. O papel que as transições de fase topológica desempenham em certos materiais quirais, como cristais líquidos e estruturas metal-orgânicas, foi explorado anteriormente. No entanto, não foi investigado para cristais moleculares ou coloidais quirais. A quiralidade é a propriedade da lateralidade, um bom exemplo disso é que nossas mãos parecem iguais, mas na verdade não se empilham umas sobre as outras – elas são imagens espelhadas não sobreponíveis.

Os pesquisadores criaram um modelo que lhes permitiu avaliar a interação entre a torção quiral intermolecular e as interações estéricas esferoidais em cristais moleculares e coloidais quirais bidimensionais.

“Nosso modelo revelou que a competição entre torção quiral e anisotropia estérica induziu campos elásticos emergentes nos cristais”, explica o autor do estudo, Kyohei Takae. "Isso nos dá o potencial de controlar as transições de fase, fornecendo-nos uma chave útil ao desenvolver aplicativos."

Os pesquisadores demonstraram que o acoplamento elástico da fase pode ser controlado usando gatilhos externos, como alterar a temperatura ou aplicar um campo eletromagnético ou estresse anisotrópico.

"Identificar os fatores fundamentais que fundamentam o comportamento dos materiais é o primeiro passo no desenvolvimento de novas tecnologias", diz o Dr. Kyohei Takae. "Nosso modelo demonstrou com sucesso a importância de campos elásticos emergentes em cristais moleculares quirais e espera-se que faça uma contribuição significativa para o progresso futuro em dispositivos eletro e magneto-mecânicos".

O estudo, "Campos elásticos emergentes induzidos por transições de fase topológica:Impacto da quiralidade molecular e anisotropia estérica", foi publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences . + Explorar mais

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