روسيا.. نموذج حسابي جديد لتسريع تطوير أجهزة تعتمد على البلورات السائلة

أفادت الخدمة الصحفية بجامعة موسكو للفيزياء والتكنولوجيا أن العلماء الروس طوروا نموذجا يصف العملية الأساسية التي تحدث في البلورات السائلة.

وهي عملية الانتقال من الطور متساوي الخواص إلى الطور النمطي. وسيساعد النهج الحسابي الجديد في تسريع تطوير شاشات العرض البلورية السائلة القابلة للتحكم ضوئيا (LCD)، و"الزجاج الذكي"، وعدسات البعد البؤري المتغير، وغيرها من الأجهزة القائمة على البلورات السائلة.

وأوضح نيقولاي كوندراتيوك المدير التنفيذي لمركز الفيزياء الحاسوبية في الجامعة قائلا: "لقد قمنا بتحليل العديد من القضايا المنهجية المتعلقة بمحاكاة البلورات السائلة على المستوى الجزيئي. وهذه النتيجة هي نقطة انطلاق للتنبؤ بحركة الجزيئات الفردية في البلورات السائلة، وهو أمر مطلوب لإجراء التجارب في المجال الصناعي".

يذكر أن البلورات السائلة تمثل شكلا خاصا من المادة يحتل موقعا وسيطا بين الأجسام الصلبة والسوائل. وقبل نصف قرن، اكتشف العلماء إمكانية التحكم بسلوك البلورات السائلة باستخدام المجالات الكهربائية، مما فتح الباب أمام ابتكار شاشات LCD واستخدام البلورات السائلة في الطب والصناعة الكيميائية.

وكما يؤكد الباحثون، فإن العديد من تطبيقات تقنيات البلورات السائلة يتطلب أن تشكل البلورات السائلة ترتيبا خاصا منتظما، يسمى ذلك بـ"الطور النمطي" حيث تصطف جزيئاتها على طول أحد محاور الدوران وتترتب في بنية من العناصر المتوازية. ويتشكل الطور النمطي ضمن نطاق ضيق من درجات الحرارة، وعند تجاوز حدوده تبدأ الجزيئات بالتصرف بشكل عشوائي.

وطور باحثو الجامعة الروسية منهجا يمكّن من إعادة إنتاج دقيق للانتقال بين الطور النمطي والطور المتساوي الخواص العشوائي. واكتشف العلماء إمكانية استخدام النموذج الكلاسيكي GAFF، المستخدم تقليديا لتقييم التفاعلات بين الذرات في محاكاة الجزيئات. وباستخدام هذا المنهج، قام الفيزيائيون بحساب خصائص جزيء 5CB، وهو أحد البلورات السائلة المدروسة جيداً.

مع ذلك فإن نتائج الحسابات والقياسات التجريبية للعديد من خصائص هذه البلورات السائلة، بما في ذلك كثافتها ومعامل انتظام الجزيئات، كانت متقاربة جدا، مما أكد دقة النهج الذي طوره العلماء. وفي الوقت نفسه، وجد العلماء أن نموذج GAFF يقلل من تقدير بعض المعايير الأخرى، بما في ذلك معامل الانتشار، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار عند حساب خصائص مواد وأجهزة LCD الجديدة.

المصدر: تاس