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    La investigación revela el funcionamiento interno de los cristales líquidos

    Un ejemplo de cristales líquidos en fase nemática, en el que sus moléculas parecidas a varillas se alinean de forma desordenada pero paralela. Crédito:Wikimedia Commons

    Los cristales líquidos se utilizan en todo, desde pequeños relojes digitales hasta enormes pantallas de televisión, desde dispositivos ópticos hasta detectores biomédicos. Sin embargo, se sabe poco de su estructura molecular precisa cuando porciones de tales cristales interactúan con el aire.

    Nueva investigación dirigida por Juan de Pablo, el profesor de la familia Liew en el Instituto de Ingeniería Molecular, descubre características previamente desconocidas que se desarrollan a partir de la interfaz entre el aire y ciertos cristales líquidos ampliamente estudiados.

    "Los cristales líquidos son reporteros de alta fidelidad de eventos moleculares, y su eficacia se basa en controlar su orientación molecular en una interfaz, ", dijo de Pablo." La comprensión precisa de esta interfaz obtenida de nuestra investigación permitirá el diseño de mejores sensores y pantallas de cristal líquido ".

    Para la investigación publicada el 8 de febrero en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , de Pablo trabajó con un equipo de científicos de la Universidad de Chicago, incluidos Binhua Lin y Benoit Roux, y en la Universidad de Illinois en Chicago y la Universidad de Wisconsin. Utilizaron rayos X de sincrotrón avanzados en el Laboratorio Nacional de Argonne y simulaciones a gran escala para reconstruir los detalles moleculares.

    Los cristales líquidos existen en un estado entre líquidos y sólidos, permitiéndoles fluir como un líquido pero también tener algunas propiedades de un sólido. Sus moléculas tienen una estructura en forma de varilla que se puede organizar de varias formas. Ciertos cristales líquidos pasan por transiciones de fase en respuesta a cambios de temperatura. En la fase nemática, las moléculas parecidas a varillas se alinean de forma desordenada pero paralela. En la fase esméctica, también se alinean en paralelo, pero en capas organizadas.

    "Nuestra investigación reveló una serie de características previamente desconocidas, "dijo de Pablo." Por ejemplo, Nuestros hallazgos indican que la interfaz imprime un estructura sólida en el material de cristal líquido. Esta estructura luego se propaga bien en la mayor parte del cristal líquido, particularmente para las fases nemática y esméctica ".

    La investigación encontró características similares entre los cristales líquidos nemático 4-pentil-4′-cianobifenilo ampliamente estudiados y el 4-octil-4′-cianobifenilo esmectico. Ambos se alinean perpendicularmente en la interfaz de cristales de aire-líquido y exhiben bien definidos, capas inducidas por la superficie en la interfaz. Cuando ambos se calentaron a una fase completamente líquida, sólo se formó una capa de moléculas estructuradas en la interfaz entre el líquido y el aire.

    Los investigadores planean estudiar las interfaces de los cristales líquidos y los electrolitos acuosos para comprender los efectos de las interacciones electrostáticas y el orden de orientación del cristal líquido.

    "Estos resultados serán particularmente importantes para orientar el diseño de interfaces de cristal líquido sensibles para detectar sustancias químicas y moléculas biológicas". "concluyó el periódico.

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