Conhecida como a fase “nematic ferroelétrica” do cristal líquido, essa fase foi proposta pela primeira vez pelos ganhadores do Nobel Peter Debye e Max Born na década de 1910.
Mais de 100 anos depois, sua divulgação por pesquisadores dos EUA poderia abrir as portas para avanços em áreas como telas e memória de computadores.
Os cristais líquidos exibem propriedades de líquidos convencionais e cristais sólidos e são compostos de moléculas em forma de bastonete, que carregam uma carga positiva em uma extremidade e uma carga negativa na outra.
Uma das fases mais simples para a existência desse material é a fase nemática , que os cientistas estudam há quase cinco décadas.
Nesta fase, metade das moléculas alinha suas extremidades carregadas positivamente em uma direção, enquanto a outra metade aponta a direção oposta. Quais apontam para que lado é inteiramente aleatório.
Mas os físicos teorizaram um arranjo mais ordenado, no qual se formavam amostras ou “domínios” de moléculas de orientação semelhante, também conhecidas como ordenação polar.
Logo após Debye e Born sugerirem um estado polar ordenado espontâneo para cristais líquidos em seus artigos em 1912 e 1916, respectivamente, foi observado em cristais sólidos.
Quando um campo elétrico era aplicado, as direções uniformes das moléculas podiam ser invertidas, e essa propriedade é conhecida como “ ferroeletricidade ”.
A busca pela fase nemática ferroelétrica de um cristal líquido continuou por quase um século, mas em 2017 uma nova molécula orgânica, chamada RM734, exibiu um comportamento estranho.
Em temperaturas mais altas, apareceu em uma fase nemática de cristal líquido, mas em temperaturas mais baixas uma fase incomum foi observada.
É aqui que entra a nova pesquisa, publicada na revista Proceedings da Academia Nacional de Ciências
Em busca da estranha fase do RM734, eles notaram, com a ajuda de um microscópio, que sob um campo elétrico fraco cores vívidas apareceram ao redor do bordas da célula que contém o cristal líquido.
Testes adicionais mostraram que essa fase do RM734 era muito mais responsiva aos campos elétricos do que os cristais líquidos nemáticos normais, entre 100 a 1.000 vezes mais de fato. Essa resposta é a causa das alterações de cores observadas.
Esse comportamento indicou à equipe que as moléculas no cristal líquido demonstravam forte ordem polar. Mas a equipe precisava de mais provas da existência da fase; eles queriam realmente ver as manchas de moléculas alinhadas.
E quando esfriaram o RM734 de uma temperatura mais alta, eles viram domínios de diamante distintos se formarem espontaneamente diante de seus olhos, com as moléculas em um alinhamento uniforme “impressionante”.
100 anos em construção e a busca pode ter terminado, mas o trabalho definitivamente não está. Usando simulações em computador, a equipe espera entender exatamente o que é o RM734 que lhe permite exibir essa fase tão procurada. Mas as possibilidades que sua descoberta apresenta já são evidentes.
Fonte:
[Física]