Raziskovalni projekt (so)financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS.
Članica UL: Fakulteta za matematiko in fiziko
Šifra projekta: N1-0336
Naziv projekta: Oblikovanje strukture domenskih sten in defektov v feroelektričnih nematskih tekočih kristalih
Obdobje: 1. 9. 2024 - 31. 8. 2027
Letni obseg: 1,18 FTE, cenovna kategorija: C
Vodja: Irena Drevenšek Olenik
Veda: Naravoslovje
Sodelujoče RO, sestava projektne skupine in bibliografske reference
Vsebinski opis projekta:
Feroelektrična nematska faza tekočih kristalov (LC), ki so jo odkrili šele leta 2017, je prinesla revolucijo v fiziko mehke snovi in povzročila nov zagon ustvarjalnosti in navdušenja na tem področju. Poleg vznemirjenja s stališča temeljne fizike, nastajajoče raziskovalno področje poganja tudi ogromen potencial za uporabo, zlasti izjemna odzivnost na električna polja, ki omogoča nove vrste piezoelektričnih generatorjev energije, superkondenzatorjev, mehkih aktuatorjev na električni pogon in še veliko več.
Predlagani projekt združuje raziskovalne skupine treh uveljavljenih znanstvenikov s komplementarnimi ekspertizami, ene iz Luksemburga in dveh iz Slovenije, da bi skupaj raziskali to novo fazo v zelo zanimivih konfiguracijah, ki doslej sploh niso bile proučevane. Najprej bomo raziskovali fazo v obliki sferičnih "lupin", kjer naj bi odsotnost robov in ukrivljenost na zunanji in notranji strani vodila do povsem novih pojavov. Konfiguracija lupine običajno nalaga določeno vrsto urejenosti v LC, ki v feroelektričnih LC ni dovoljena oz. se ji feroelektrični nematski LC običajno izogiba, kar bo induciralo frustracijo, ki bo zagotovo povzročila številne zanimive pojave. Nato bomo posebej proučevali nastale strukture periodičnih domen, ki bodo predvidoma učinkovale kot "metamateriali" z vznemirljivimi in uporabnimi elektromagnetnimi in optičnimi lastnostmi.
V drugi polovici projektnega obdobja načrtujemo, da bomo materiale naredili mehansko stabilne in robustne s polimerizacijo ali stabilizacijo s polimeri, tako da bo z njimi mogoče enostavno ravnati in manipulirati ter jih uporabiti v napravah. Raziskali bomo tudi različico feroelektrične nematske faze, ki generira strukturno barvo, katero lahko z uporabo električnega polja kontinuirano nastavljamo od rdeče do vijolične. Zadnja faza projekta bo namenjena raziskovanju različnih možnosti uporabe materialov, ustvarjenih v okviru projekta. Natančneje, ciljamo na inovativne optične materiale z aplikacijami, ki segajo od telekomunikacij do rešitev za preprečevanje ponarejanja in sledenja, pridobivanje energije in za električno gnane mehke umetne mišice.
Zgoraj opisani cilji bodo doseženi s sinergijsko kombinacijo komplementarnih strokovnih znanj treh partnerskih skupin. Partnerska skupina na Univerzi v Luksemburgu bo odgovorna za (i) za pripravo ustreznih materialov ter (ii) za izdelavo LC mikrodelcev v sferični ali lupinasti obliki iz teh materialov. Partnerski skupini z Univerze v Ljubljani bosta odgovorni za (i) sinhrono prostorsko določitev direktorskega polja in feroelektrične polarizacijske strukture zgoraj omenjenih LC objektov s kombiniranimi metodami linearne in nelinearne optične mikroskopije ter (ii) za teoretični opis in numerične simulacije opazovanih struktur.
