Okładka prestiżowego czasopisma poświęcona badaniom z udziałem WAT

Artykuł w czasopiśmie „Small” wart 200 punktów opublikował międzynarodowy zespół z udziałem prof. Przemysława Kuli z WAT. Naukowcy badali opracowane w WAT materiały w porach o małych rozmiarach. Grudniowe wydanie czasopisma opatrzono również okładką poświęconą tym pracom.

Ciekłe kryształy pod presją

Jak wyjaśnia prof. dr hab. inż. Przemysław Kula, w 2011 r. została odkryta egzotyczna, samoorganizująca się forma materii – faza nematyczna typu twist-bend NTB.  Jako  pierwsza z nowych faz ciekłokrystalicznych, rozpoczęła  ona falę okryć nowych ciekłokrystalicznych faz nematycznych o spontanicznie obniżonej symetrii.

Faza ta charakteryzuje się spontanicznym łamaniem symetrii lustrzanej, która przejawia się skręceniem molekuł na poziomie nanometrycznym, bez konieczności wystąpienia chiralności na poziomie cząsteczek, cząsteczki będące składnikami tej fazy nie posiadają elementu strukturalnego (punktowego lub osiowego), który czyniłby taką cząsteczkę trwale asymetryczną – mówi prof. Kula.

Chiralna nadstruktura tej fazy ma powtarzalne elementy strukturalne o rozmiarach kilku lub kilkunastu nanometrów nazywane „zwojami śruby helikonicznej”. Chiralność tej fazy wynika ze zgiętej chwilowej budowy przestrzennej cząstek.

– Molekuły tworzące tą fazę to tzw. bimezogeny, czyli cząsteczki podobne do nunczako – japońskiej broni składającej się z dwóch sztywnych elementów, najczęściej drewnianych pałek, połączonych giętkim łańcuchem. Faza NTB występuje tylko dla cząsteczek posiadających nieparzystą liczbę „oczek” w łańcuchu łączącym sztywne rdzenie molekularne – porównuje prof. Kula.

Artykuł w prestiżowym czasopiśmie

W grudniu 2025 r. ukazała się publikacja, w której międzynarodowy zespół badaczy zbadał jak taki chiralny materiał będzie zachowywał się w bardzo niewielkich ograniczonych przestrzeniach, umieszczając materiał z fazą NTB w bardzo małych, wąskich kanalikach (nanoporach) wykonanych z tlenku glinu lub krzemionki. Naukowcy sprawdzali, jak mała przestrzeń wpłynie na jego zachowanie.

– Udowodniliśmy, że cząsteczki tego typu układają się w warstwy i tworzą skomplikowane, spiralne wzory, jeśli pozwalają na to rozmiary porów. Gdy przestrzeni jest bardzo mało, cząsteczki są tak ściśnięte, że nie mogą się prawidłowo ułożyć w żaden z tych uporządkowanych wzorów. Materiał staje się mniej uporządkowany, traci chiralność i wykazuje symetrię typową dla konwencjonalnej fazy nematycznej – wylicza najważniejsze odkrycia zespołu prof. Kula.

Naukowiec dodaje, że zmiany w sposobie, w jaki materiał reaguje na „presję” ograniczonej przestrzeni są niemal identyczne jak te, które występują, gdy przyłoży się do niego pole elektryczne w warunkach bez ograniczeń przestrzennych.

„Badanie pokazuje, że kontrolując rozmiar oraz kształt przestrzeni, w których umieścimy ciekły kryształ z fazą N_TB, możemy precyzyjnie zmieniać jego właściwości optyczne i sposób, w jaki się organizuje. Daje to nowe możliwości w tworzeniu nowoczesnych, inteligentnych materiałów” – podsumowuje badacz z Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT.