液晶广泛应用于显示器等技术中，这些技术通过操纵液晶方向来显示整个光谱中的颜色。在传统显示器中，液晶是固定均匀的，没有缺陷。但是这种静止可以通过向晶体中添加细菌来改变，创造出科学家和工程师所说的“活的液晶”：可以自主行动的材料。当细菌在液晶周围游动时，会产生可用于工程目的“缺陷”。研究包括芝加哥大学普利兹克分子工程学院的研究人员，以及芝加哥大学附属阿贡国家实验室的科学家。
研究展示了这种材料如何通过这个过程变得活跃和无序，从弯曲不稳定中创造出花朵图案，最终让缺陷产生。但是结果不仅仅是美观：也是了解如何最终控制依赖于缺陷形成的重要一步。这些不稳定性的起源一直是一个颇有争议的话题，现在科学家们真正理解了这个过程是如何进行的，这最终将能控制这种材料的行为，其研究成果发表在了《物理评论X》期刊上。
了解图案的形成
活的液晶是可以自行作用的材料，在自然界中，这些材料负责细胞的运动。细胞内的蛋白质沿着聚合物分子表面“行走”，并施加导致位移和运动的力。人们对这些材料很感兴趣，因为它们复杂，漂亮，相关；研究了内部的运动和运输是如何产生。在实验室中，创造这样一种自主材料的一种方法是将液晶与细菌结合，当它们移动时，细菌会在液晶之间造成无序。为了研究这种材料是如何变得活的，研究人员将游动的细菌与两种形式的液晶结合在一起：
靠近附着在玻璃灯片上悬浮液滴的底面附近，以及在一层独立的薄膜中。虽然细菌和液晶最初是通过磁场对准，但当磁场关闭时，细菌开始自行移动，导致“弯曲不稳定”。这些不稳定看起来就像花上的花瓣或从树上辐射出来的树枝。分枝数量由细菌的活性控制。随着时间推移，不稳定变得越来越突出，直到系统最终变得完全无序。通过这些实验和计算模拟，研究人员发现了这些不稳定性是如何通过应变和几何形成，因此开发了一种创建和定位弯曲不稳定性的方法。
未来控制晶体的技术
博科园｜研究/来自：芝加哥大学
参考期刊《物理评论X》
DOI: 10.1103/PhysRevX.9.031014
博科园｜科学、科技、科研、科普
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