先駆的な新原理 – 韓国の研究者が液晶の革命的な現象を発見

研究者らは、物体がそのサイズを定期的に変化させることによって液晶内で指向性のある運動を達成できることを発見し、マイクロロボット工学の進歩への道を切り開く。

物理学科のJunwoo Jeong教授率いる蔚山科学技術院（UNIST）の研究グループは最近、顕微鏡レベルで先駆的な運動原理を発見した。 彼らの研究結果は、物体が液晶媒体内でそのサイズを周期的に変化させるだけで、指向性のある運動を達成できることを明らかにした。 この革新的な発見は、多くの研究分野に大きな可能性を秘めており、将来的には小型ロボットの開発につながる可能性があります。

研究チームは、他の媒体の気泡で通常見られる対称的な成長または収縮とは対照的に、液晶内の気泡はそのサイズを周期的に変化させることによって一方向に移動できることを観察した。 人間の髪の毛と同じくらいの大きさの気泡を液晶に導入し、圧力を操作することで、研究者らはこの珍しい現象を実証することができた。

左から：キム・ソンジュ氏、チョン・ジュヌ教授、オーム研究教授。 クレジット: ユニスト

この現象の鍵は、気泡の隣にある液晶構造内での位相欠陥の生成にあります。 これらの欠陥により、気泡の対称性が崩れ、対称的な形状にもかかわらず、一方向の力を受ける可能性があります。 気泡の体積が変動し、周囲の液晶を押したり引いたりすると、気泡は従来の物理法則に反して一定の方向に押されます。

「この先駆的な観察は、対称的な物体が対称的な動きを通じて指向性運動を示す能力を実証するもので、前例のない現象です」と研究の筆頭著者であるキム・ソンジュ氏は述べた。 また、この原理を液晶以外の広範囲の複雑な液体に適用できる可能性も強調しました。

NLC 内に散在する脈動する泡。 クレジット: ユニスト

Jeong教授は、「この興味深い結果は、顕微鏡レベルで移動を駆動する際に時間と空間の対称性を破ることの重要性を強調している。さらに、これは微細ロボットの開発研究を促進する前兆となる」とコメントした。

参考文献：「脈動気泡はネマティックダイナミクスにより異方性流体中で対称的に浮遊する」Sung-Joo Kim、Zija Kuss、Eugene Ohm、Jun-Woo Jeong 著、2024 年 2 月 9 日、 ネイチャーコミュニケーションズ。
土井: 10.1038/s41467-024-45597-1

この研究は、韓国国立研究財団（NRF）、基礎科学研究所（IBS）、およびスロベニア研究庁（ARRS）の支援を受けました。