Челябинские ученые первыми в мире создали виртуальную модель для изучения жидких кристаллов
Она позволит прогнозировать их поведение на микроуровне для создания сверхчетких мониторов и мегателескопов будущего.
Как сообщили ученые, жидкие кристаллы обладают необычными свойствами и уже широко применяются в современной технике. Это химические вещества, которые в определенном интервале температур могут образовывать так называемую мезофазу — промежуточное состояние между твердым и жидким. Тем самым они объединяют в себе два совершенно разных качества: характерную для жидкостей текучесть и анизотропию — различие свойств в зависимости от направления, присущее твердым кристаллам.
Напомним, что жидкие кристаллы применяют в мониторах компьютеров, экранах телевизоров и сотовых телефонов. При этом используется их способность терять прозрачность для поляризованного света под действием электрического поля. В дисплеях применяют не чистые соединения, а многокомпонентные смеси, сохраняющиеся в жидком состоянии в самом широком температурном диапазоне.
Предсказывать свойства многокомпонентных текучих кристаллов крайне сложно, но ученые нашли выход: разработали метод моделирования молекулярной динамики жидкокристаллических смесей для прогнозирования их свойств.
— Хотя жидкие кристаллы уже давно применяются в электронике, ученые до сих пор плохо понимают, что в них происходит на молекулярном уровне, — говорит один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории многомасштабного моделирования многокомпонентных функциональных материалов ЮУрГУ Геннадий Макаров. — Феномен жидких кристаллов, в отличие от твердых, можно изучать только экспериментально, потому что это как бы «разупорядоченная», текучая материя. Использовать многие свойства таких кристаллов мы научились, а теоретически объяснить их зачастую не можем. Но первый шаг к познанию их микромира сделан: мы создали виртуальную модель многокомпонентной смеси, которая подтверждает экспериментальные открытия.
Уже известны уникальные свойства жидких кристаллов. Дисплеи из них экономно потребляют энергию, обладают малой толщиной, высокой четкостью и яркостью картинки. И почти безвредны для организма, чего не скажешь об их предшественниках. А в перспективе моделирование электрофизических свойств жидких кристаллов позволит расширить их применение в медицине, электротехнике и оптике. Возможно, они послужат созданию энергоэффективных оптических затворов микроскопов и сверхмощных телескопов для изучения Вселенной.
Добавим, что экспериментальная часть исследования проводилась в международной лаборатории молекулярной электроники ЮУрГУ. А при создании виртуальной модели жидкокристаллической смеси были использованы «электронные мозги» суперкомпьютерного центра.
Поделиться