by凯斯西储大学
信用:CC0公共领域
凯斯西储大学和塔夫茨大学的物理学家表示，他们已经在没有施加任何局部刺激的情况下改变了平坦液晶表面的形状——本质上是在不接触它的情况下远程改变其物理外观
研究人员说，这是科学家以前从未做过的事情
这样做，他们挑战了通常会导致液面与周围空气相遇的重力
该项目的主要研究人员之一、俄亥俄州著名学者、凯斯西储大学物理学教授查尔斯·罗森布拉特(Charles Rosenblatt)说:“这是一项突破性的成就，可能会被证明是未来应用的起点——其中许多我们还无法想象。”
“目前，这项工作是基础性的，但它将由我们的团队和其他人建立，新的应用程序有一天可能会成为现实
" 此前，类似地改变液晶表面形状的科学家已经通过使用热、光或其他某种力直接施加到该原本不受干扰的表面上来做到这一点
但是这个团队走了一条新的路线，通过在分子平行排列的薄膜的反面放置一个“凹凸不平”或图案化的衬底来改变液晶表面
结果是:一个同样凹凸不平的形状，在那里“应该”有一个平坦的、不受干扰的表面
该研究小组的发现最近发表在《物理评论快报》杂志上，并被该杂志的编辑们特别关注
变形材料？ 未来的应用可能会导致微芯片的改进，甚至流体显微工具的发展，这种工具可以以更少的侵入性进行修复，在使用后恢复其原始形状
2020年凯斯西储大学物理学博士安德鲁·费里斯(Andrew Ferris)说:“想一想，当你把手伸进水桶并把它拿回来时，水会做什么:它会恢复到原来的形状。”他的论文中就包含了这项工作，现在他是新墨西哥州阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的一名物理学家
“有朝一日，我们可以制造能够做到这一点的工具
" 凯斯西储大学和塔夫茨大学的科学家并不是唯一追求具有多种用途的延展性液晶材料的人
塔夫茨大学物理学副教授、前博士后学者、凯斯西储大学前客座助理教授蒂莫西·阿泽顿说，其他地方的科学家“已经在用液晶做惊人的事情”，但总是对局部刺激如热和光做出反应
阿泽顿说，这项新工作提出了一个更奇特的应用，他承认这个应用听起来可能有些牵强
他说:“想想《x战警》中的‘神秘感’——你知道，变形术。”他指的是漫威漫画和电影中的超级反派，她可以把自己的皮肤变得和其他人一样
“通过做我们已经做的事情，我们已经朝着改变某些东西的表面迈出了第一步——可能不是皮肤，而是其他材料——而不接触或加热它们
" 他们是怎么做到的 科学家们基本上操纵了罗森布拉特所说的“一种可定向的牛顿液体”，在这种情况下指的是一种向列相液晶，它的行为可以预测
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当施加外部刺激时，线性地
向列相是由相互平行排列的雪茄状分子组成的相，但它可以像水一样流动
为了理解其中的意义，考虑当一个玻璃杯装满水时，空气和水相遇的表面基本上是平的
但是在这种情况下，研究人员仅仅通过利用构成液晶的分子的可定向性，就迫使液晶/空气界面改变形状
为了做到这一点，研究小组将图案化的基底放在一层薄的(几百纳米)向列相薄膜的反面
通过这样做，他们能够控制整个材料中分子的排列
结果是:液体和空气相遇处出现了一个预定的“凹凸不平”的表面——在表面没有任何刺激的情况下完成，在远离表面的池的图案化“底部”之外没有任何控制
这种相对变化是巨大的，从平坦的表面看，高度增加了30-70%
罗森布拉特说，该团队下一步将通过施加外部电场和改变温度来微调表面形状
团队成员还打算研究另一种被称为“近晶相”的液晶相，在这种液晶相中，分子不仅是定向的，而且会形成层——就像书架上的书一样
他说，初步研究表明，这种效应甚至比向列相更大，具有更精细的特征
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