Prinsip perintis baru – Peneliti Korea telah menemukan fenomena revolusioner dalam kristal cair

Para peneliti telah menemukan bahwa objek dapat mencapai gerakan terarah dalam kristal cair dengan mengubah ukurannya secara berkala, sehingga membuka jalan bagi kemajuan dalam mikrorobotika.

Sebuah kelompok penelitian dari Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan (UNIST), yang dipimpin oleh Profesor Junwoo Jeong dari Departemen Fisika, baru-baru ini menemukan prinsip perintis gerak pada tingkat mikroskopis. Temuan mereka mengungkapkan bahwa benda dapat mencapai gerakan terarah hanya dengan mengubah ukurannya secara berkala dalam media kristal cair. Penemuan inovatif ini memiliki potensi besar untuk banyak bidang penelitian dan dapat mengarah pada pengembangan robot mini di masa depan.

Dalam penelitiannya, tim mengamati bahwa gelembung udara di dalam kristal cair dapat bergerak ke satu arah dengan mengubah ukurannya secara berkala, berbeda dengan pertumbuhan atau penyusutan simetris yang biasanya terlihat pada gelembung udara di media lain. Dengan memasukkan gelembung udara, yang ukurannya mirip dengan rambut manusia, ke dalam kristal cair dan memanipulasi tekanan, para peneliti mampu menunjukkan fenomena yang tidak biasa ini.

Dari kiri: Sung-Joo Kim, Profesor Junwoo Jeong, dan Profesor Riset Eugene Ohm. Kredit: Unest

Kunci dari fenomena ini terletak pada terciptanya cacat fase dalam struktur kristal cair di samping gelembung udara. Cacat ini mengganggu sifat simetris gelembung, sehingga memungkinkan gelembung mengalami gaya searah meskipun bentuknya simetris. Ketika volume gelembung udara berfluktuasi, mendorong dan menarik kristal cair di sekitarnya, mereka terdorong ke arah yang tetap, melanggar hukum fisika konvensional.

“Pengamatan perintis ini menunjukkan kemampuan objek simetris untuk menunjukkan gerakan terarah melalui gerakan simetris, sebuah fenomena yang belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Sung-Ju Kim, penulis pertama studi tersebut. Hal ini juga menyoroti potensi prinsip ini untuk diterapkan pada berbagai cairan kompleks selain kristal cair.

Gelembung berdenyut yang tersebar di NLC. Kredit: Unest

Profesor Jeong berkomentar: “Hasil menarik ini menggarisbawahi pentingnya mematahkan simetri ruang dan waktu dalam menggerakkan penggerak pada tingkat mikroskopis. Selain itu, ini menjadi pertanda baik untuk mendorong penelitian dalam pengembangan robot mikroskopis.”

Referensi: “Gelembung berdenyut mengapung secara simetris dalam fluida anisotropik melalui dinamika nematik” oleh Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm, dan Jun-Woo Jeong, 9 Februari 2024, Komunikasi Alam.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1

Penelitian ini didukung oleh National Research Foundation of Korea (NRF), Institute of Basic Sciences (IBS), dan Slovenian Research Agency (ARRS).