p Levando uma vida dupla como sólidos e líquidos, os cristais líquidos ocupam o centro do palco para a criação de menores, tecnologias mais rápidas e eficientes. Mesmo no nível de partículas individuais, cristais líquidos podem dobrar a luz e reagir a forças externas, como campos elétricos ou empurrões e puxões físicos. E entao, uma pequena quantidade de cristais líquidos geralmente é suficiente para alcançar alto desempenho em muitas aplicações, variando de telas de monitor a painéis solares. p Mas, para explorar totalmente as propriedades maravilhosas de um cristal líquido, suas partículas constituintes devem ser sistematicamente montadas.

p Em um novo estudo, Pesquisadores da Texas A&M University descobriram que a aplicação de uma pequena diferença de temperatura a uma mistura diluída de um composto chamado fosfato de zircônio inicia sua cristalização líquida. À medida que as partículas de fosfato de zircônio se movem em direção a temperaturas mais quentes, eles começam a se alinhar uns com os outros e eventualmente se transformam em cristais líquidos puros, disseram os pesquisadores.

p "O nosso é o primeiro estudo de prova de conceito a mostrar que o gradiente de temperatura é eficaz, ainda simples, ferramenta para montar cristais líquidos de alta qualidade, "disse o Dr. Zhengdong Cheng, professor do Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin. "Também, nossos resultados indicam que podemos mover cristais líquidos apenas variando a temperatura, uma propriedade que pode potencialmente ser usada para transportar partículas de cristal líquido de um lugar para outro, abrindo assim o caminho para aplicações além daquelas comumente associadas aos cristais líquidos hoje. "

p Os pesquisadores relataram suas descobertas na edição de outubro da revista. ACS Nano .

p Os cristais líquidos representam um estado da matéria que fica em algum lugar entre sólidos e líquidos. Como moléculas em sólidos que formam cristais, aqueles em cristais líquidos são arranjados de uma forma semi-sistemática, como carros em um estacionamento parcialmente cheio. Mas os cristais líquidos também são líquidos e podem assumir qualquer forma, como os líquidos. Além disso, em seu avatar de cristal líquido, os materiais geralmente apresentam propriedades exóticas. Por exemplo, eles dividem os feixes de luz ou mudam seus alinhamentos moleculares em resposta a campos elétricos.

p Mas se um material pode ou não assumir um estado de cristal líquido depende da forma geral de suas partículas constituintes. As substâncias constituídas por partículas esféricas não formam cristais líquidos. Por outro lado, materiais que consistem em partículas que são alongadas como hastes ou discos achatados formam cristais líquidos. Cheng e sua equipe estavam particularmente interessados ​​no fosfato de zircônio porque suas partículas semelhantes a discos têm a capacidade de se automontar em partículas maiores, estruturas planas 2-D em seu estado líquido-cristalino.

p “Muitas partículas encontradas na natureza, como glóbulos vermelhos, nucleossomos e partículas de argila, são em forma de disco e sob as circunstâncias certas, eles podem se automontar em cristais líquidos, "disse Cheng." Então, usamos fosfato de zircônio como proxy para investigar se há uma maneira de controlar experimentalmente a cristalização líquida dessas partículas. "

p Foi demonstrado que o fosfato de zircônio se aglomera em cristais líquidos por conta própria, se quantidades grandes o suficiente forem adicionadas à água. Mas os cristais líquidos resultantes geralmente têm defeitos e são instáveis. Então, Cheng e sua equipe criaram uma abordagem alternativa.

p Cheng havia mostrado anteriormente que a aplicação de uma diferença de temperatura poderia fazer as partículas esféricas se formarem em grupos de cristais. Usando o mesmo princípio, sua equipe investigou se temperaturas variáveis ​​poderiam ser usadas para montar o fosfato de zircônio em cristais líquidos.

p Para seus experimentos, a equipe do Texas A&M fez uma mistura de fosfato de zircônio e água e o encheu de pó, tubos de duas polegadas de comprimento, certificando-se de que a quantidade de fosfato de zircônio era pequena o suficiente para não acionar a cristalização líquida automática. Próximo, eles aplicavam calor de tal forma que a diferença de temperatura entre as duas extremidades do tubo era de cerca de 10 graus.

p Dentro de uma hora, Cheng e sua equipe descobriram que as partículas de fosfato de zircônio na extremidade mais fria do tubo começaram a rastejar em direção à extremidade mais quente, desencadeando a cristalização líquida da extremidade mais quente do tubo.

p "Assim como a água em uma panela fervendo circula do fundo, onde está quente, para o topo do recipiente, onde está fria, água em nossos tubos também circulava de temperaturas mais quentes para mais frias, "disse Dali Huang, estudante de pós-graduação no Texas A&M College of Engineering e principal autor do estudo. "De acordo, as partículas de fosfato de zircônio também se moveram na direção do fluxo de água e se organizaram em cristais líquidos. "Os pesquisadores especularam que o impulso da água corrente ajuda as partículas de fosfato de zircônio a se posicionarem sistematicamente até formarem cristais líquidos. eles descobriram que os cristais líquidos criados com gradientes de temperatura eram menos defeituosos do que aqueles formados por outros métodos.

p Cheng observou que suas descobertas abrem novas portas para uso em uma variedade de contextos.

p "Em virtude de sua forma, partículas em forma de disco têm uma área de superfície maior em comparação com seu volume, "disse Cheng." Se pensarmos na próxima geração de dispositivos biomédicos, por exemplo, podemos aproveitar potencialmente essa geometria para carregar partículas medicinais em suas superfícies planas e, em seguida, variar a temperatura para transportá-las para atingir uma parte específica do corpo. "