Челябинские ученые первыми в мире создали виртуальную модель для изучения жидких кристаллов

5 Сентября 2019 Автор: Евгений Аникиенко Фото: предоставлено пресс-службой ЮУрГУ
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.

Исследователи разработали виртуальную модель многокомпонентной жидкокристаллической смеси, показывающую связь свойств жидких кристаллов с их строением на микроскопическом уровне. По их словам, аналогов разработки нет ни в России, ни за рубежом. По прогнозам, ноу-хау позволит в будущем создавать жидкие кристаллы с заданными полезными свойствами для применения в электронике и медицине.

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.

Вчера | 17:34
Челябинская область наращивает продуктовый экспорт

С начала этого года за рубеж поставлено более 30 тысяч тонн зерна.

Вчера | 17:17
В Челябинской области обсудили создание медицинского кластера

На базе Южно-Уральской торгово-промышленной палаты обсудили возможности создания медицинского кластера на территории Челябинской области.

Вчера | 17:34
Челябинская область наращивает продуктовый экспорт

С начала этого года за рубеж поставлено более 30 тысяч тонн зерна.

14.11.2019 | 16:54
В Челябинской области начинающим фермерам увеличат господдержку

В 2020 году выплаты грантов «Агростартап» и субсидии сельхозкооперативам вырастут до 77,5 млн рублей.

Новости   
Спецпроекты