Współpraca europejska Zakładu Biofizyki i Fizyki Molekularnej w dziedzinie ciekłych kryształów trwa już ponad 15 lat. W tym czasie prowadzone były wspólne badania naukowe w ramach projektów Unii Europejskiej, a pracownicy, doktoranci i studenci odwiedzali europejskie ośrodki biorące udział w tych projektach. Jednym z tematów wspólnych badań w ostatnich kilku latach była architektura i badanie własności dendrymerów.

Dendrymery reprezentują klasę makromolekuł z idealnie powtarzalną strukturą rozgałęzień w przeciwieństwie do polimerów,

Prof. dr hab. Antoni Kocot

gdzie rozgałęzienia pojawiają się w sposób bardziej przypadkowy. Swoją idealnie powtarzalną strukturą mogą przypominać wzór płatka śniegu. Synteza pozwala na niemal całkowitą kontrolę istotnych parametrów projektowanej molekuły, takich jak kształt, rozmiar, lepkość, giętkość i jej topologia.

Badania te były częściowo finansowane przez projekt KBN kierowany przez prof. dr. hab. Antoniego Kocota (Instytut Fizyki UŚ) oraz projekt DENSOM Unii Europejskiej. W ramach tego ostatniego dr Katarzyna Merkel, dwaj doktoranci: Rafał Korlacki i Rafał Praniuk oraz prof. dr hab. Antoni Kocot wielokrotnie odwiedzali Uniwersytet w Dublinie oraz laboratoria w Yorku i Hull (Anglia), Lizbonie, Strasburgu oraz w Atenach. W badaniach wzięły udział także 3 osoby z Katedry Biofizyki Śląskiej Akademii Medycznej współpracujące przy omawianym projekcie. Działanie młodych ludzi przy tak dużych projektach pozwala im na szerszy rozwój naukowy, ponadto stwarza możliwość interesujących kontaktów towarzyskich, sprzyjających utrzymywaniu długotrwałej współpracy.

Badania dendrymerów koncentrowały się do tej pory na grupie materiałów, które wykazują strukturę warstwową, kolumnową i kubiczną. Jednakże, ostatnio również układy występujące w fazie nematycznej z uwagi na ich znacznie lepsze własności dynamiczne stały się obiektem naszego zainteresowania. Szerokie zastosowanie dendrymerów wynika z możliwości uzyskiwania różnych własności poprzez komponowanie w jednej molekule wielu charakterystycznych grup atomów (grupy funkcyjne), które są odpowiedzialne za ich przewidziane funkcje. Ulokowanie owych grup

Tekstura i obraz konoskopowy podczas zmiany z fazy jedno do dwuosiowej

w jednej molekule zapobiega procesowi rozdzielania komponentów. Większość zastosowań tych materiałów wykorzystuje ich własności optyczne, specyficzną reakcję na zmiany pola elektrycznego, temperatury i ciśnienia. Możliwe jest również zastosowanie ich w farmakologii i medycynie, ponieważ umożliwiają kontrolowane dozowanie leków.

Charakterystyczne oddziaływanie wspomnianych powyżej grup funkcyjnych (rozpoznanie molekularne) prowadzi do określonego uporządkowania przestrzennego molekuł, czyli do powstania makroskopowej struktury (mezofazy). W ten sposób można uzyskać założone struktury, także i takie, których istnienie było dotychczas przewidywalne tylko teoretycznie.

Ostatnie kilka miesięcy badań zaowocowało odkryciem dwuosiowej fazy nematycznej (posiadającej dwie wzajemnie prostopadłe osie optyczne) w termotropowych ciekłych kryształach, której istnienie było przewidziane już 30 lat temu. Stwarza to obecnie realne możliwości budowy znacznie szybszych ekranów ciekłokrystalicznych i przetworników elektrooptycznych.

Anizotropowe własności optyczne tych materiałów zostały wyznaczone wieloma metodami eksperymentalnymi. Zweryfikowano również aktualne modele teoretyczne opisujące tę fazę. Na okładce grudniowego numeru "Physical Review Letters" umieszczone zostały zdjęcia dokumentujące to odkrycie, (K. Merkel, A. Kocot, J.K. Vij, R. Korlacki, G.H. Mehl and T. Meyer Phys. Rev. Lett. 93, 237801, 2004).

Więcej informacji można znaleźć w internecie pod adresem:
http://scitation.aip.org/prl/covers/93_23.jsp

dr Katarzyna Merkel