Un nouveau principe pionnier : des chercheurs coréens ont découvert un phénomène révolutionnaire dans les cristaux liquides

Un groupe de recherche de l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST), dirigé par le professeur Junwoo Jeong du Département de physique, a récemment découvert un principe pionnier du mouvement au niveau microscopique. Leurs découvertes révèlent que les objets peuvent réaliser un mouvement dirigé simplement en changeant périodiquement leur taille dans un milieu cristallin liquide. Cette découverte innovante recèle un grand potentiel pour de nombreux domaines de recherche et pourrait conduire au développement de robots miniatures à l’avenir.

Dans leurs recherches, l’équipe a observé que les bulles d’air à l’intérieur d’un cristal liquide peuvent se déplacer dans une direction en changeant périodiquement de taille, contrairement à la croissance ou au retrait symétrique généralement observé dans les bulles d’air dans d’autres milieux. En introduisant des bulles d’air, de taille similaire à celle d’un cheveu humain, dans les cristaux liquides et en manipulant la pression, les chercheurs ont pu démontrer ce phénomène inhabituel.

De gauche à droite : Sung-Joo Kim, le professeur Junwoo Jeong et le professeur de recherche Eugene Ohm. Crédit : Unest

La clé de ce phénomène réside dans la création de défauts de phase au sein de la structure des cristaux liquides, à proximité des bulles d’air. Ces défauts perturbent la nature symétrique des bulles, leur permettant de subir une force unidirectionnelle malgré leur forme symétrique. À mesure que le volume des bulles d’air fluctue, poussant et tirant les cristaux liquides qui les entourent, elles sont poussées dans une direction fixe, défiant les lois de la physique conventionnelle.

« Cette observation pionnière démontre la capacité des objets symétriques à présenter un mouvement dirigé via des mouvements symétriques, un phénomène sans précédent », a déclaré Sung-Ju Kim, premier auteur de l'étude. Elle a également mis en évidence le potentiel d’application de ce principe à une large gamme de liquides complexes autres que les cristaux liquides.

Bulles pulsantes dispersées dans NLC. Crédit : Unest

Le professeur Jeong a commenté : « Ce résultat intéressant souligne l’importance de briser la symétrie dans le temps et dans l’espace pour conduire la locomotion au niveau microscopique. De plus, il est de bon augure pour la promotion de la recherche sur le développement de robots microscopiques. »

Référence : « Des bulles pulsées flottent symétriquement dans un fluide anisotrope par dynamique nématique » par Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm et Jun-Woo Jeong, 9 février 2024, Communications naturelles.
est ce que je: 10.1038/s41467-024-45597-1

Cette recherche a été soutenue par la Fondation nationale de recherche de Corée (NRF), l'Institut des sciences fondamentales (IBS) et l'Agence slovène de recherche (ARRS).