Une nouvelle méthode de contrôle précis du mouvement des défauts dans les cristaux liquides actifs
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6 août 2021
Revu par
Jeanne Nugent
Les cristaux liquides contiennent de petits défauts qui présentent la capacité d'héberger des réactions chimiques ou de transporter des marchandises, ce qui les rend utiles pour de nouvelles technologies passionnantes, telles que des plates-formes synthétiques pour des systèmes d'administration de médicaments, des capteurs et des matériaux entièrement nouveaux.
Les chercheurs ont montré dans des simulations qu'ils peuvent contrôler avec précision le mouvement des défauts dans les cristaux liquides actifs, ce qui fait des cristaux des candidats pour des technologies telles que les systèmes d'administration de médicaments et les capteurs. Crédit d'image : Wikimedia Commons.
Les scientifiques du
Université de Chicago
La Pritzker School of Molecular Engineering (PME) a précédemment fait un pas vers de telles technologies en fabriquant des cristaux liquides capables de se déplacer indépendamment.
Actuellement, la même équipe a démontré, par des simulations, qu'il est possible de réguler avec précision le mouvement des défauts à l'intérieur de tels cristaux liquides actifs en modifiant le gradient d'activité autour d'eux. Théoriquement, cela peut être effectué en déchargeant des impulsions lumineuses ou en faisant varier la composition chimique dans plusieurs zones du système.
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Les résultats de l'étude ont été publiés dans le
Lettres d'examen physique
journal le 2 juin
sd
, 2021. Les autres auteurs de l'étude comprennent les chercheurs postdoctoraux Rui Zhang, Ali Mozaffari et Noe Atzin.
Contrôler les mouvements, créer des motifs
Comparés aux liquides conventionnels, les cristaux liquides affichent un ordre moléculaire uniforme. De tels cristaux ont été utilisés dans les technologies optiques, telles que les communications ou les affichages. Cependant, ils peuvent être utilisés dans des technologies très sophistiquées, comme des capsules implantées dans le corps pour décharger a
utomatiquement des anticorps en réponse à un virus, ou des vêtements qui détectent et capturent les contaminants dangereux présents dans l'air.Une longueur d'avance sur le développement de telles technologies consiste à concevoir des matériaux autonomes qui pourraient être régulés à distance. Auparavant, de Pablo et ses collaborateurs de UChicago et de l'Université de Stanford ont créé des cristaux liquides autonomes en mélangeant des filaments d'actine - les mêmes filaments qui sont responsables de la formation du cytosquelette d'une cellule - et des protéines " motrices ", les protéines utilisées par les systèmes biologiques pour appliquer la force sur les filaments d'actine.
Dans ce cas précis, les protéines ont été conçues pour être sensibles à la lumière, ce qui implique que leur activité augmente lors de l'exposition à la lumière.
Grâce à des simulations informatiques, l'équipe a découvert que le mouvement des cristaux liquides peut être régulé dans des domaines circulaires en modifiant le gradient d'activité faible et élevée.
Ainsi, les chercheurs ont conclu qu'ils pouvaient modifier les états dynamiques du matériau tout en faisant agir les défauts de certaines manières périodiques comme la croisière, la danse, le rebond ou le maintien d'une rotation constante. Les résultats de tels mouvements peuvent être cartographiés sous forme de dessins géométriques complexes qui rappellent les dessins réalisés à l'aide d'un spirographe.
Comprendre la dynamique dans les cellules
Dans une prochaine étape, l'équipe collabore avec des expérimentateurs pour tester si les mêmes résultats sont obtenus dans des systèmes physiques. Obtenir de meilleures informations sur les moyens de contrôler de tels systèmes dynamiques pourrait être un pas vers les technologies de détection et donner également aux chercheurs un indice sur la façon de comprendre ou de contrôler les matériaux à l'intérieur de systèmes similaires, comme les cellules.
Référence de la revue :
Mozaffari, A.,
et al
. (2021) Spirograph de défauts : Comportement dynamique des défauts dans les nématiques actifs à motif spatial.
Lettres d'examen physique
.
doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.227801
.
La source:
https://www.uchicago.edu/
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