液晶缺陷相变的观察

韩国科学技术院的研究人员观察到液晶形成的拓扑缺陷的相变（LC）首次材料。

拓扑缺陷的相变，这也是物理2016诺贝尔奖的主题，可能很难理解一个外行但需要研究了解宇宙或skyrmions的基本物理的奥秘，具有内在的拓扑缺陷。

如果星系是宇宙中的一个例子，它是很难观察到的拓扑缺陷，因为该系统是太大，在一个有限的时间内观察到一些变化。在LC分子形成的缺陷结构的情况下，它们不仅是一个合适的大小，观察与光学显微镜，但也可以直接观察到的缺陷发生的相变的时间段，在几秒钟内，它可以扩展到几分钟。由LC材料形成的缺陷结构有径向的，圆形的，或螺旋形状的中心上的奇点（缺陷芯），如奇异已经在著名的电影“星际”，这是黑洞的中心点介绍。

一般来说，液晶材料主要用于液晶显示器（LCD）和光学传感器，因为它易于控制其特定的方向，它们具有快速的响应特性和巨大的各向异性光学特性。它是有利的液晶显示器的性能，LC材料的缺陷最小化。带领的研究团队在纳米科学与技术研究生院Dong Ki Yoon教授并不是简单地减少这种缺陷，而是积极尝试使用LC缺陷积木使微型和纳米结构的图案的应用。在这些工作中，他们发现了在原位条件下直接研究拓扑缺陷相变的方法。

考虑到液晶材料的角度来看，如液晶显示器的设备，鲁棒性是重要的。因此，LC材料被注入通过刚性两个玻璃板之间的毛细现象和取向的液晶可以随后由玻璃基板的表面锚固条件。然而，在这种传统的情况下，它是难以观察到的LC缺陷的相变由于这种强大的表面锚固力由固体基板诱导。

为了解决这个问题，研究小组设计了一个平台，其中的LC分子的运动不受限制，通过形成一个薄膜的LC材料在水中，这就像油漂浮在水上。对于这一点，液滴的LC材料滴到水和扩散形成薄膜。在这种情况下形成的拓扑缺陷可以显示温度变化时的热相变。此外，这种方法可以追溯到原始缺陷结构的形态由连续变化的温度变化，可以给予提示的宇宙中或skyrmions拓扑缺陷的形成的研究。

Yoon教授说：“液晶晶体缺陷本身的研究已经被物理学家和数学家们广泛研究了大约100年。然而，这是我们第一次直接观察液晶缺陷的相变，“他补充道，”韩国在液晶显示器行业处于领先地位，但我们对液晶显示的基础研究还不在世界范围内。

这项研究的第一作者是Min Jun Gimand博士从国家研究基金资助（NRF），由韩国政府出资（MSIP）。该研究成果发表于2017年5月30日的< <自然通讯>>。

图1。LC拓扑缺陷冷却相变。

图2。根据导演场强度的拓扑缺陷的偏光显微镜图像。（a，b，E）会聚董事场安排LC分子和相应的示意图；（C，D，F）发散董事字段安排液晶分子和相应的示意图；