近日，中国科学手艺年夜学物理系传授彭晨晖团队和中国香港科技年夜学传授张锐团队合作，操纵液晶为研究系统，起首解析了具有分歧拓扑布局的向错线和胶体颗粒构成胶体纠缠布局的机制，然后展现了拓扑布局的非均衡态彼此转换可激起胶体纠缠布局的手性转变。该团队说明了若何操纵向错线的拓扑和几何特征实现胶体纠缠布局的集体手性转换的物理机制。这项工作为设计智能胶体复合材料斥地了新标的目的。研究功效日前经由过程直投的体例颁发在《美国国度科学院院刊》。

2016年，关在拓扑相变和拓扑相的理论研究工作被授与诺贝尔物理奖。是以，将数学中拓扑的概念引入至凝集态物理系统中发生了各类别致的物理现象。此中，拓扑纠缠是理解固系统统中拓扑序的要害。而在软物资凝集态系统，特殊是液晶系统中，拓扑纠缠则以具有三维拓扑布局的向错线环绕纠缠胶体颗粒的情势存在。驱动非均衡态拓扑纠缠并实现其可重构自组装一向是凝集态物理范畴内的庞大挑战。

研究团队在前期研究工作的根本上，经由过程在向列相液晶中引入两种不兼容的拓扑模式，制备了胶体纠缠布局。胶体纠缠的构成机制源在向错线拓扑布局与胶体拓扑布局的耦合。在没有外部刺激的环境下，非手性向列相液晶中可随机发生左手和右手两种分歧手性的胶体纠缠布局。但是，向错线在光驱动至非均衡状况时，胶体纠缠布局的重构得以实现。具体来讲，因为向错线中拓扑布局的改变，引诱胶体纠缠布局手性的可控转换。研究团队经由过程把持位错线的拓扑模式和几何外形，还实现了胶体纠缠的归并和割裂等多种集体行动。手性转换表示为胶体自组装的集体扭转的“多米诺效应”。另外，经由过程节制向错线收集的时空演变，还实现了一种复杂的胶体纠缠双螺旋布局。此工作尝试部门由彭晨晖团队完成，理论摹拟部门由张锐团队完成。

研究人员介绍，经由过程深切理解拓扑纠缠的构成和重构机制，开云体育app他们可以或许切确节制材料的微不雅布局，从而实现对其宏不雅机能的调控。拓扑学在软物资系统中的利用不但为材料科学斥地了新的研究标的目的，并且为智能活性材料和自组装微型机械的设计和开辟供给了新的思绪。

相干论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2402395121

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