科学轰动:匈牙利研究人员发现了新的物质状态

HUN-REN维格纳物理研究中心的研究人员发现了一种新的物质状态,其中液滴在电场的影响下表现为主动移动、相互作用的粒子,他们的发现可以开辟精密技术的新途径。

HUN-REN维格纳物理研究中心的研究人员Péter Salamon和Marcell Tibor Máthé一直在研究一种最近发现的特殊类型的液体,称为铁电向列液晶,他们观察到铁电向列液滴的表面在电场中变得不稳定,形成分形状的液体延伸。

什么是铁电向列液体?

铁电向列材料由细长的、不对称的高度极性的分子组成,这意味着它们的两端携带相反的电荷,即一正一负。铁电向列相的独特性和稀有性在于其分子排列并不能抵消各个电荷分布。相反,分子极化加起来,导致材料自发电极化。虽然类比并不完美,但铁电向列液体可以被认为是磁流体(铁流体)的电对应物。尽管一个多世纪前就预测了它们的存在,但直到 2017 年,科学家才首次成功合成了这种材料。

365bet官网在研究中,科学家观察到,当对液滴施加更高的电压时,他们的行为变得更加极端:他们失去了液滴形状,形成了复杂的迷宫状结构。研究人员还发现,当在特定频率范围内施加交流电压时,液滴在改变形状的同时开始移动,液滴在运动过程中相互排斥,像颗粒一样碰撞,类似于成群的昆虫,微生物或微型机器人等活动物体。研究人员还能够使用电压控制液滴的运动,这表明在新型微流体设备中的潜在应用。这一发现可以在医学诊断,化学分析和生物技术等领域产生实际好处。

365bet官网备用网站也观察到这种运动伴随着声音发射,通过对声音的光谱分析解释了令人惊讶的现象,这表明液滴在交流电压下会发生机械振动,这些振动的特征频率对应于驱动信号的频率及其二次谐波,研究人员在着名的自然通讯杂志上发表了他们的发现。

维格纳铁电向列液滴

(美国肯特州立大学)的Antal Jákli教授合作,研究人员还研究了铁电向列液晶,通过这种合作关系,他们在世界上率先展示了三维液体中反压电现象,这种效应的本质是当电压施加到铁电向列液体上时,材料表现出与施加电压成比例的机械位移,这种现象也反向起作用:机械变形在材料表面产生电荷,在kHz频率范围内,所研究材料的压电耦合常数超过1 nC/N,这意味着一牛顿的力产生至少一个纳库仑的电荷,这个值与最强的压电固体材料相当,突出了所研究液体卓越的压电性能,尽管不是固态的,但 新闻稿 说。

解铁电向列液晶的机电响应,从而实现机械能的收获,并为液体执行器、微定位器和电可调光学透镜的发展铺平了道路,研究人员在着名的期刊《先进功能材料》上发表了他们的发现。

HUN-REN旨在成为欧洲最有效的研究组织之一,并为匈牙利的社会和经济成功做出重大贡献。自2025年1月1日起生效的HUN-REN法案为HUN-REN转变为一个反应灵敏、协作性强、以绩效为导向、运作良好的网络提供了必要的框架,确保了科学研究的自由和探索性研究的继续,同时为影响国家和国际社会的复杂挑战提供了多学科解决方案。现代化HUN-REN内部的员工可以期待长期、一致、价值驱动和以绩效为中心的资助体系,结构和运营相互加强,薪资具有竞争力,研究生涯可预测。