Aprovechar las propiedades de los materiales para que la tecnología pueda seguir avanzando significa enfrentarse a sistemas cada vez más desafiantes. Un equipo dirigido por un investigador del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio se ha centrado en los cristales coloidales y moleculares quirales, revelando el papel de los campos elásticos emergentes y su comportamiento. Sus hallazgos se publican en Proceedings of the National Academy of Sciences .

Para la mayoría de las personas es fácil imaginarse las propiedades de las fases básicas de la materia que aprendemos en la escuela. Sin embargo, las fronteras de la tecnología a menudo se basan en áreas donde las cosas son menos claras. Por ejemplo, las fases de cristal líquido combinan la movilidad de las moléculas de los líquidos y la ordenación de los sólidos, y esto les ha permitido aplicarse en pantallas para una amplia gama de dispositivos de consumo. Las transiciones dentro de estas fases más complejas también pueden ser difíciles de visualizar.

Las transiciones de fase topológicas implican la reorganización de los componentes de un material, ya sean moléculas o partículas, en estructuras similares a hélices o vórtices, conocidas como skyrmions. El papel que juegan las transiciones de fase topológicas en ciertos materiales quirales, como los cristales líquidos y las estructuras organometálicas, se ha explorado anteriormente. Sin embargo, no se ha investigado para cristales coloidales o moleculares quirales. La quiralidad es la propiedad de la lateralidad, un buen ejemplo de lo cual es que nuestras manos parecen iguales, pero de hecho no se apilan una encima de la otra, son imágenes especulares no superponibles.

Los investigadores crearon un modelo que les permitió evaluar la interacción entre la torsión quiral intermolecular y las interacciones estéricas esferoidales en cristales coloidales y moleculares quirales bidimensionales.

"Nuestro modelo reveló que la competencia entre la torsión quiral y la anisotropía estérica indujo campos elásticos emergentes en los cristales", explica el autor del estudio, Kyohei Takae. "Esto nos brinda la posibilidad de controlar las transiciones de fase, brindándonos un interruptor útil al desarrollar aplicaciones".

Los investigadores demostraron que el acoplamiento elástico de la fase podía controlarse mediante disparadores externos, como cambiar la temperatura o aplicar un campo electromagnético o tensión anisotrópica.

"Identificar los factores fundamentales que subyacen en el comportamiento de los materiales es el primer paso en el desarrollo de nuevas tecnologías", dice el Dr. Kyohei Takae. "Nuestro modelo ha demostrado con éxito la importancia de los campos elásticos emergentes en los cristales moleculares quirales y se espera que haga una contribución significativa al progreso futuro en dispositivos electromecánicos y magnetomecánicos".

El estudio, "Campos elásticos emergentes inducidos por transiciones de fase topológicas:impacto de la quiralidad molecular y la anisotropía estérica", se publicó en Proceedings of the National Academy of Sciences . + Explora más

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