Un nuevo principio revolucionario: investigadores coreanos descubren un fenómeno revolucionario en los cristales líquidos

Un equipo de investigación del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), dirigido por el profesor Jonwoo Jeong del Departamento de Física, descubrió recientemente un principio revolucionario de movimiento a escala microscópica. Sus hallazgos revelan que los objetos pueden lograr un movimiento dirigido simplemente cambiando periódicamente su tamaño dentro de un medio de cristal líquido. Este descubrimiento innovador presenta un potencial significativo para numerosos campos de investigación y podría conducir al desarrollo de robots en miniatura en el futuro.

En su investigación, el equipo observó que las burbujas de aire dentro de los cristales líquidos podían moverse en una dirección alterando periódicamente su tamaño, en contraste con el crecimiento o contracción simétrico que se observa típicamente en las burbujas de aire en otros medios. Introduciendo burbujas de aire de tamaño comparable al de un cabello humano en los cristales líquidos y manipulando la presión, los investigadores pudieron demostrar este extraordinario fenómeno.

De izquierda a derecha están Sung-Jo Kim, el profesor Joonwoo Jeong y el profesor de investigación Eujin Um. Crédito: UNIST

La clave de este fenómeno reside en la creación de defectos de fase dentro de la estructura del cristal líquido junto a las burbujas de aire. Estos defectos alteran la naturaleza simétrica de las burbujas, permitiéndoles experimentar una fuerza unidireccional a pesar de su forma simétrica. A medida que las burbujas de aire varían de tamaño, empujando y tirando de los cristales líquidos circundantes, son arrastradas en una dirección constante, desafiando las leyes convencionales de la física.

Sung-Jo Kim, el primer autor del estudio, señaló: «Esta innovadora observación muestra la capacidad de los objetos simétricos de exhibir un movimiento dirigido a través de movimientos simétricos, un fenómeno nunca antes visto». También destacó la posible aplicabilidad de este principio a una amplia gama de fluidos complejos más allá de los cristales líquidos.

Burbujas pulsantes dispersas en el NLC. Crédito: UNIST

El profesor Jeong comentó: “Este interesante resultado resalta la importancia de la ruptura de la simetría tanto en el tiempo como en el espacio para determinar el movimiento a nivel microscópico. Además, es prometedor para avanzar en la investigación en el desarrollo de robots microscópicos».

Referencia: “Burbujas pulsantes simétricamente nadan en un fluido anisotrópico mediante nematodinámica” por Sung-Jo Kim, Žiga Kos, Eujin Um y Joonwoo Jeong, 9 de febrero de 2024. Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41467-024-45597-1

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), el Instituto de Ciencias Básicas (IBS) y la Agencia de Investigación Eslovena (ARRS).