Lenyűgöző tudományos áttörés: magyar kutatók új anyagállapotot fedeztek fel
A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói egy új, eddig ismeretlen anyagállapotot fedeztek fel, amelyben a folyadékcseppek egy elektromos tér hatására aktív, egymással kölcsönhatásban lévő részesként viselkednek. Ez az eredmény nem csupán a tudományos világot kavarhatja fel, de új irányokat nyithat a precíziós technológiák fejlődésében is.
Péter Salamon és Marcell Tibor Máthé, a kutatócsoport meghatározó tagjai, a ferroelectricus nematikus folyadékkristályokkal végeztek mélyreható vizsgálatokat. Ezek az anyagok hosszúkás, aszimmetrikus molekulákból állnak, amelyeket erős polaritás jellemez – az egyes végük pozitív, a másik végük pedig negatív töltéssel rendelkezik. Különlegességük abból fakad, hogy a molekulák polarizációja összeadódik, így spontán elektromos polarizációt hoznak létre. Bár elméletileg egy évszázada feltételezték e fázis létezését, csak 2017-ben sikerült először szintetizálni egy ilyen anyagot.
Folyadékcseppek átalakulása elektromos térben
A kutatók megfigyelték, hogy az elektromos tér növekedésével a folyadékcseppek viselkedése drámaian megváltozik. Alakjukat elveszítve komplex, labirintusszerű struktúrákat képeznek. Még izgalmasabbá vált a helyzet, amikor váltakozó feszültséget alkalmaztak egy adott frekvenciatartományban: ekkor a cseppek mozogni kezdtek, miközben alakjuk is folyton változott. Mozgás közben nemcsak taszították egymást, hanem ütköztek is, a szabad szemmel aktív objektumokra – például rovarokra vagy mikrorobotokra – emlékeztető viselkedést mutatva.
A cseppek mozgásának irányíthatósága külön kiemelendő. Az alkalmazott feszültséggel a kutatók pontosan vezérelni tudták a cseppek mozgását, ami új dimenziókat nyithat mikrofluidikai eszközök területén. Az ilyen eszközök komoly alkalmazási lehetőségekkel bírhatnak például az orvosi diagnosztikában, a kémiai elemzésben és a biotechnológiában.
Hangok és mechanikai rezgések: az áttörés további részletei
Az elektromos térben történő átalakulás egy másik figyelemreméltó jelenséggel is társult: a cseppek mechanikai rezgések során hangot bocsátottak ki. A kutatók spektrális elemzéssel kimutatták, hogy a rezgések frekvenciája összhangban van az alkalmazott elektromos jel frekvenciájával és annak második harmonikusával.
Ez az előremutató kutatás a Nature Communications neves tudományos folyóiratban került publikálásra, ezzel is kiemelve a felfedezés jelentőségét.
Ferroelectric nematikus folyadékkristályok és piezoelektromos hatás
A kutatások során a magyar tudósok együttműködtek Antal Jákli professzorral, a Kent State Egyetem szakértőjével az USA-ból. Ebben az együttműködésben sikerült először bemutatni a piezoelektromosság inverz jelenségét háromdimenziós folyadékokban. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen folyadék elektromos feszültség hatására mechanikai elmozdulást mutat, és fordítva: mechanikai deformáció elektromos töltéseket generál az anyag felületén.
A vizsgált anyag piezoelektromos kapcsolási állandója meghaladja az 1 nC/N értéket, amely összevethető a legjobb szilárd piezoelektromos anyagokéval. Ez a kivételes tulajdonság lehetővé teszi a mechanikai energia hatékony hasznosítását, valamint lehetőséget nyújt folyékony aktuátorok, mikro-pozicionálók és elektromosan hangolható optikai lencsék kifejlesztésére. Az eredmények az Advanced Functional Materials elismert folyóiratban jelentek meg.
HUN-REN: az európai innováció élvonalában
A HUN-REN célja, hogy az egyik leghatékonyabb kutatószervezetként járuljon hozzá Magyarország társadalmi és gazdasági fejlődéséhez. A 2025. január elsejétől életbe lépő HUN-REN törvény egy rugalmasabb, teljesítményorientált kutatási hálózat létrehozását célozza, amely garantálja a tudományos szabadságot, ugyanakkor képes multidiszciplináris megoldásokkal reagálni a bonyolult nemzeti és nemzetközi kihívásokra.
Az átalakulási folyamat hosszú távú finanszírozást, versenyképes béreket és kiszámítható kutatói karrierutakat kínál az ott dolgozók számára. A HUN-REN modernizációja nemcsak hazai, hanem globális szinten is zászlóshajó szerepet tölthet be.
Forrás: dailynewshungary.com/scientific-sensation-hungarian-researchers-discover-new-state-of-matter/
