Publikacja naukowców z Wydziału Chemii UW w Science (2024)

09 06 2024

Naukowcy z Wydziału Chemii: prof. dr hab. Ewa Górecka, dr Jadwiga Szydłowska, dr hab. Paweł Majewski, prof. ucz. i dr hab. Damian Pociecha, we współpracy z zespołem z Wojskowej Akademii Technicznej, kierowanym przez prof. Przemysława Kulę, odkryli nowy typ materiału – ferroelektryczną fazę nematyczną wykazującą chiralną, helikalną strukturę.

Chociaż helikalna struktura nie jest niczym niezwykłym w naturze, szczególnie w przypadku materiałów zbudowanych z chiralnych molekuł (DNA, białka, cukry), opisany w publikacji efekt złamania symetrii lustrzanej jest spontaniczny – nie wynika z chiralności molekularnej. Co więcej, po raz pierwszy przyczyną powstawania helikalnego układu są oddziaływania dipolowe między silnie polarnymi molekułami. Niezwykle wysoki moment dipolowy anizotropowych cząsteczek, w połączeniu z ich uporządkowaniem orientacyjnym charakterystycznym dla faz ciekłokrystalicznych, jest też odpowiedzialny za ferroelektryczne właściwości nowego materiału, m.in. gigantyczną przenikalność dielektryczną, ponad 100-krotnie wyższą niż wykazywana przez typowe ciecze polarne takie jak woda czy DMF.

Dzięki periodycznej, helikalnej strukturze nowa faza ciekłokrystaliczna wykazuje też niezwykłe właściwości optyczne, przykładowo selektywnie odbija światło widzialne o określonej barwie. Co więcej, ferroelektryczne właściwości fazy pozwalają na łatwe sterowanie barwą odbijanego światła za pomocą słabego pola elektrycznego. Inną ciekawą cechą odkrytej fazy ferronematycznej jest niezwykła łatwość tworzenia bardzo długich, stabilnych filamentów, niespotykana w przypadku cieczy.

Badania, których wyniki zostały opublikowane w najnowszym numerze prestiżowego czasopisma Science, wykonane zostały w ramach realizacji projektu badawczego NCN OPUS (2021/43/B/ST5/00240).

J. Karcz, J. Herman, N. Rychłowicz, P. Kula, E. Górecka, J. Szydłowska, P. W. Majewski, D. Pociecha
Spontaneous chiral symmetry breaking in polar fluid–heliconical ferroelectric nematic phase
Science (2024)

https://doi.org/10.1126/science.adn6812

Wpis na stronie głównej UW: https://www.uw.edu.pl/zakrecony-ferronematyk/