Un cuasi-cristal browniano de azulejos coloidales de Penrose pre-ensamblados

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia blanda
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Los cuasicristales de Penrose exhiben una organización jerárquica y multiscala con arreglos cuasi periódicos.
• La ingeniería de cuasicristales, especialmente en materia blanda, es un desafío debido a las dificultades para controlar las interacciones de los bloques de construcción.
• Los anteriores cuasicristales de materia blanda eran limitados en simetría y área, lo que dificultaba las aplicaciones a gran escala.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método escalable para la fabricación de cuasicristales de Penrose bidimensionales de gran área con tejas coloidales móviles.
• Investigar el comportamiento dinámico y las transiciones de fase de estos sistemas casi cristalinos.
• Permitir la creación de estructuras complejas de múltiples escalas más allá de las limitaciones actuales de ensamblaje.

Principales métodos:

• Utilizó un método paralelizable que implicaba la impresión litográfica de baldosas en forma de cometa y dardo.
• Las baldosas preensambladas liberadas en una solución con un agente de agotamiento para el ensamblaje.
• Se empleó microscopía óptica para estudiar las fluctuaciones de equilibrio y la fusión de patrones a diferentes densidades de azulejos.

Principales resultados:

• Fabricó con éxito un cuasicristal de Penrose bidimensional de gran área de azulejos coloidales móviles.
• Fluctuaciones de equilibrio observadas y movimiento browniano de los azulejos dentro de la monocapa.
• Firmas identificadas de una fase quasicristalina líquida pentática de cinco veces en altas densidades de azulejos.

Conclusiones:

• El método de impresión y liberación litográfica proporciona una ruta versátil para diseñar sistemas complejos casi cristalinos.
• Este enfoque supera las limitaciones de los métodos anteriores de autoensamblaje y ensamblaje dirigido para crear cuasicristales dinámicos de gran área.
• El método es adaptable a varias formas y tamaños de azulejos, con potencial de extensión a sistemas tridimensionales.