Un nuevo método para controlar con precisión el movimiento de defectos en cristales líquidos activos
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6 de agosto de 2021
Revisado por
Joan Nugent
Los cristales líquidos contienen pequeños defectos que exhiben la capacidad de albergar reacciones químicas o transportar carga, lo que los hace útiles para nuevas tecnologías interesantes, como plataformas sintéticas para sistemas de administración de fármacos, sensores y materiales completamente nuevos.
Los investigadores han demostrado en simulaciones que pueden controlar con precisión el movimiento de los defectos dentro de los cristales líquidos activos, lo que hace que los cristales sean candidatos para tecnologías como los sistemas de administración de fármacos y los sensores. Crédito de la imagen: Wikimedia Commons.
Científicos del
Universidad de Chicago
La Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker (PME) dio anteriormente un paso hacia estas tecnologías al fabricar cristales líquidos que podían moverse de forma independiente.
Actualmente, el mismo equipo ha demostrado, mediante simulaciones, que es posible regular con precisión el movimiento de los defectos en el interior de tales cristales líquidos activos alterando el gradiente de actividad que los rodea. En teoría, esto se puede realizar descargando pulsos de luz o variando la composición química en varias áreas del sistema.
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Los hallazgos del estudio se publicaron en la
Cartas de revisión física
diario el 2 de junio
Dakota del Norte
, 2021. Los otros autores del estudio incluyen a los investigadores postdoctorales Rui Zhang, Ali Mozaffari y Noe Atzin.
Controlar movimientos, crear patrones
En comparación con los líquidos convencionales, los cristales líquidos muestran un orden molecular uniforme. Estos cristales se han utilizado en tecnologías ópticas, como comunicaciones o pantallas. Sin embargo, se pueden utilizar en tecnologías altamente sofisticadas, como cápsulas i
mplantadas en el cuerpo para descargar automáticamente anticuerpos en respuesta a un virus, o ropa que detecta y captura los contaminantes peligrosos presentes en el aire.Un paso por delante del desarrollo de tales tecnologías es la ingeniería de materiales autónomos que podrían regularse de forma remota. Anteriormente, de Pablo y sus colaboradores en UChicago y la Universidad de Stanford crearon cristales líquidos autónomos mezclando filamentos de actina, los mismos filamentos que son responsables de la formación del citoesqueleto de una célula, y proteínas "motoras", las proteínas que utilizan los sistemas biológicos para aplicar la fuerza. sobre filamentos de actina.
En este caso específico, las proteínas fueron diseñadas para ser sensibles a la luz, lo que implica que su actividad aumenta con la exposición a la luz.
A través de simulaciones por computadora, el equipo descubrió que el movimiento de los cristales líquidos se puede regular en dominios circulares alterando el gradiente de actividad baja y alta.
Por lo tanto, los investigadores concluyeron que podrían alterar los estados dinámicos del material y al mismo tiempo hacer que los defectos actúen de ciertas formas periódicas, como cruzar, bailar, rebotar o mantener una rotación constante. Los resultados de tales movimientos se pueden mapear como diseños geométricos complejos que recuerdan los dibujos realizados con un espirógrafo.
Comprensión de la dinámica dentro de las células
Como siguiente paso, el equipo está colaborando con experimentadores para probar si se obtienen los mismos resultados en sistemas físicos. Obtener una mejor comprensión de las formas de controlar tales sistemas dinámicos podría ser un salto hacia las tecnologías de detección y también brindar a los investigadores una pista sobre cómo comprender o controlar materiales dentro de sistemas similares, como las células.
Referencia de la revista:
Mozaffari, A.,
et al
. (2021) Espirógrafo de defectos: comportamiento dinámico de defectos en nemáticos activos con patrones espaciales.
Cartas de revisión física
.
doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.227801
.
Fuente:
https://www.uchicago.edu/
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