Наскоро изследователи от Хонконгския университет за наука и технологии (HKUST) и Чикагския университет (UChicago) демонстрираха как да използват течнокристални меки материали, за да осигурят необходимите основни елементи за проектиране на логически операции. Този нов метод на изчисление проправя пътя за алгоритъм с потенциални перспективи за приложение на роботи. Резултатите от изследването са публикувани в Science Advances на 23 февруари 2022 г.
Хуан де Пабло, старши учен в Pritzker School for Molecular Engineering (UChicago) и Argonne National Laboratory в Университета на Чикаго, и съответният автор на статията, каза: "Ние демонстрирахме как да използваме течни кристали за създаване на блокове за изграждане на вериги - като порти, усилватели и проводници. Това означава, че можем да ги сглобим в компоненти, които могат да извършват по-сложни операции. Тъй като новите методи за изчислителна обработка са рядко откривано, това откритие е много вълнуващ напредък в областта на активните материали
Това изследване има за цел да задълбочи нашето разбиране за молекулярния ред в течните кристали. LCD е мек материал, който обикновено се използва за производството на екрани за LCD телевизори и лаптопи. Молекулите в течните кристали често са удължени и когато се сглобят заедно, те могат да образуват подредена структура, която също може да се движи като течност.
Това странно разположение на молекулите създава области на сблъсък и несъответствие на ориентацията между течните кристали, които учените наричат "топологични дефекти".
Учените се интересуват от тези дефекти и искат да знаят дали те могат да бъдат използвани за пренасяне на информация - подобно на електрониката в нашите лаптопи или телефонни вериги. Но е доказано, че тяхното поведение трудно се контролира. Обикновено, ако наблюдавате динамичен течен кристал под микроскоп, ще видите пълен хаос и безредие – дефекти, блуждаещи из цялата област“, каза професор де Пабло.
Миналата година обаче проучване, проведено от лабораторията на професор де Пабло, разработи техника за контролиране на тези топологични дефекти. Проучването е ръководено от асистент професор Джан Руиджао от катедрата по физика в Хонконгския университет за наука и технологии (HKUST), с участието на постдокторант от Училището по молекулярно инженерство Прицкер и е проведено в сътрудничество с лабораторията на Маргарет Гардел в Университета на Чикаго и лабораторията на Зев Брайънт в Станфордския университет.
Техните изследвания предполагат, че чрез осветяване на определени зони, за да се контролира позицията на инжектиране на енергия в течния кристал, дефектите могат да бъдат насочвани да се движат в определени посоки. В последваща нова статия те установиха чрез по-нататъшна манипулация, че теоретично е възможно да се използва тази технология, за да се накарат течните кристали да извършват изчислителни операции като компютри.
Въпреки че е малко вероятно тази технология да бъде незабавно приложена към транзистори или компютри, тя може да посочи пътя за устройства с нови функционалности като сензори, изчисления и роботика, особено в областта на технологията за мека роботика. Изследователският екип предполага, че с помощта на активни течни кристали може да е възможно да се създадат меки роботи, способни да мислят самостоятелно.
Те също така предвиждат използването на топологични дефекти в малки устройства за транспортиране на малки количества течност или други материали от едно място на друго. Професор Zhang Rui даде пример и каза: „Може би можем да извършваме операции вътре в синтетични клетки. Природата може вече да е използвала подобни механизми за предаване на информация или извършване на вътреклетъчни дейности
В момента изследователският екип провежда експерименти с други сътрудничещи звена, за да потвърди теоретичните открития.
