Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Reklama3

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje
Dodatkowy na dole

Dodatkowy na dole

Ciekłe kryształy w nanoporach wytwarzają duże ujemne ciśnienie

Ujemne ciśnienie rządzi nie tylko Wszechświatem czy kwantową próżnią. W Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie zaprezentowano metodę, która po raz pierwszy pozwoliła oszacować wielkość ujemnego ciśnienia w przestrzennie ograniczonych układach ciekłokrystalicznych.

Ujemne ciśnienie jest powszechne w przyrodzie, na dodatek w wielu skalach. W świecie roślin przyciągające siły międzycząsteczkowe (a wcale nie rozpychające ruchy termiczne) gwarantują dopływ wody w szczytowe partie każdego drzewa wyższego niż dziesięć metrów. W skali kwantów ciśnienie wirtualnych cząstek fałszywej próżni prowadzi do powstania siły przyciągającej, pojawiającej się na przykład między dwiema równoległymi, metalowymi płytami (słynny efekt Casimira). W skali Wszechświata zaś stała kosmologiczna odpowiada za przyspieszanie ekspansji czasoprzestrzeni.

„Fakt, że w ciekłych kryształach wypełniających nanopory pojawia się ujemne ciśnienie, był znany już wcześniej. Jednak nie było wiadomo, jak zmierzyć wartość tego ciśnienia. My co prawda także nie potrafimy tego zrobić bezpośrednio, ale zaproponowaliśmy metodę, która pozwala to ciśnienie wiarygodnie oszacować” - mówi dr Tomasz Rozwadowski z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, pierwszy autor publikacji w czasopiśmie „Journal of Molecular Liquids” (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.01.106). O badaniach poinformowali w przesłanym PAP komunikacie przedstawiciele IFJ PAN.

Krakowscy fizycy przyglądali się ciekłemu kryształowi znanemu jako 4CFPB, zbudowanemu z cząsteczek długości 1,67 nm przy średnicy molekularnej 0,46 nm.

W eksperymentach przyglądano się zmianom różnych parametrów ciekłego kryształu (m.in. dyspersji i absorpcji dielektrycznej). Pomiary pozwoliły stwierdzić, że zwiększaniu ciśnienia towarzyszyło spowolnienie ruchów molekularnych. Cząsteczki ciekłego kryształu umieszczone w nanoporach poruszały się jednak tym szybciej, w im węższych kanalikach się znajdowały. Z danych wynikało także, że gęstość cząsteczek ciekłego kryształu rośnie wraz ze zwiększaniem ciśnienia, podczas gdy w nanoporach maleje.

Zmieniały się także temperatury, w których ciekły kryształ przechodził z ciekłej fazy izotropowej (z cząsteczkami rozmieszczonymi chaotycznie w przestrzeni) do najprostszej fazy ciekłokrystalicznej (nematycznej; cząsteczki są nadal rozmieszczone chaotycznie, jednak ustawiają się już swoimi długimi osiami w tym samym kierunku), a następnie do szklistej fazy stałej. Gdy ciśnienie rosło, temperatury przejść fazowych wzrastały. W nanoporach – ulegały obniżeniu.

„Przy zwiększaniu ciśnienia wszystkie badane przez nas parametry ciekłego kryształu zmieniały się odwrotnie niż w nanoporach o malejących średnicach. Sugeruje to, że warunki panujące w nanoporach odpowiadają ciśnieniu obniżonemu. A ponieważ cząsteczki ciekłego kryształu w kanalikach próbują rozpychać ich ścianki, tak jakby się rozprężały, możemy mówić o ciśnieniu ujemnym w stosunku do ciśnienia atmosferycznego, które ścianki ściska” - mówi dr Rozwadowski.

Zaobserwowane zmiany parametrów fizycznych pozwoliły po raz pierwszy oszacować wartość ujemnego ciśnienia pojawiającego się w ciekłym krysztale wypełniającym nanopory. Liniowy charakter tych zmian sugeruje, że ujemne ciśnienie w nanoporach może sięgać niemal -200 atmosfer. Wartość ta jest o rząd wielkości większa od ujemnego ciśnienia odpowiedzialnego za transport wody w drzewach.

„Nasze prace mają charakter podstawowy, dostarczają informacji o samej fizyce zjawisk zachodzących w ciekłych kryształach znajdujących się wewnątrz nanoporów o różnych średnicach. Ciekłe kryształy znajdują jednak wiele zastosowań, na przykład w wyświetlaczach, optoelektronice i medycynie, zatem każdy nowy opis, jak substancje te zachowują się w nanoskali w tak specyficznych warunkach przestrzennych może nieść praktyczną informację” - zaznacza dr Rozwadowski.

Doświadczenia bez nanoporów, w warunkach normalnego i podwyższonego ciśnienia (do około 3000 atmosfer), przeprowadzono na Uniwersytecie Śląskim w Katowicach. Z kolei układy w krzemowych membranach o nieprzecinających się nanoporach o średnicy 6 oraz 8 nanometrów zbadano na uniwersytecie w Lipsku (Niemcy).

Badania nad ciekłymi kryształami w warunkach ograniczenia przestrzennego sfinansowano z grantu SONATA Narodowego Centrum Nauki.


Źródło: pap.pl

Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Oglądanie telewizji skraca dzieciom sen
20-05-2019

Oglądanie telewizji skraca dzieciom sen

Dzieci w wieku przedszkolnym, które oglądają telewizję dłużej niż godzinę dziennie, śpią znacznie krócej w porównaniu z rówieśnikami, którzy spędzają przed ekranem mniej czasu.

Antyewolucyjne leki na raka
20-05-2019

Antyewolucyjne leki na raka

Leki, które mają powstrzymać proces uodparnianie się nowotworów na leczenie, mogą się pojawić w ciągu dziesięciu lat.

Informacje dnia: Odwrócona osmoza w przedsiębiorstwach - czyli standard a nie kaprys Glukozamina może zapobiegać chorobom serca Oglądanie telewizji skraca dzieciom sen Antyewolucyjne leki na raka Kawosze są wrażliwsi na zapach kawy Najlepszy przyjaciel wirusa grypy: niska wilgotność powietrza Odwrócona osmoza w przedsiębiorstwach - czyli standard a nie kaprys Glukozamina może zapobiegać chorobom serca Oglądanie telewizji skraca dzieciom sen Antyewolucyjne leki na raka Kawosze są wrażliwsi na zapach kawy Najlepszy przyjaciel wirusa grypy: niska wilgotność powietrza Odwrócona osmoza w przedsiębiorstwach - czyli standard a nie kaprys Glukozamina może zapobiegać chorobom serca Oglądanie telewizji skraca dzieciom sen Antyewolucyjne leki na raka Kawosze są wrażliwsi na zapach kawy Najlepszy przyjaciel wirusa grypy: niska wilgotność powietrza

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje