液晶既不是固體也不是液體 ， 這讓它總是會引起材料科學家們的關注注意 。 近日一個國際研究小組剛剛發現了液晶的另一個用途 ， 他們證明了液晶可以用來進行計算 ， 這意味著它們最終可能會被用作計算機和柔性機器人 。
液晶模擬的示意圖 ， 其中細黑線是液晶分子
“我們的研究結果中展示了你可以用液晶來創建電路的基本構件 ， 例如邏輯門、放大器和導線 ， 這意味著你應該能夠將它們組裝成能夠執行更復雜操作的組合 。 ”美國芝加哥大學分子工程研究員胡安·德·巴勃羅教授說 ， “能看到一種新的計算方法并不常見 ， 這對材料領域來說是令人興奮的一步 。 ”
液晶是像液體一樣流動的軟物質 。 但它們的分子結構更接近于晶體 。 其中大部分的分子結構是有序和有組織的晶格 ， 一些紊亂的分子結構也同時存在 ， 這些紊亂的地方通常被被稱為“晶體缺陷” 。 這種同時具有有序和無序的分子結構可以讓液晶既有固體的力學性能 ， 同時也能進行緩慢流動 ， 這常常賦予它們有趣的光學特性比如在屏幕顯示時的顏色變化 。
去年研究人員報告說 ， 他們已經能夠通過用光照射特定的位置來控制液晶中晶體缺陷的移動 。 在這篇論文中 ， 他們進一步發展了這一想法 ， 通過模擬表明光技術可以用來使晶體缺陷執行類似計算機中的操作 。 “這些晶體缺陷具有電路中電子的許多特性——我們可以將它們移動很長的距離 ， 放大它們 ， 并像晶體管門一樣關閉或打開它們的傳輸 ， 這意味著我們可以將它們用于相對復雜的操作” ， 來自香港科技大學物理系的首席作者張銳教授說 。
雖然從理論上講 ， 它們最終可能會出現在我們日常的辦公室桌面上 ， 但研究人員認為這種“液晶計算機”更有可能用于傳感器上 ， 尤其是柔性機器人 ， 這種具有柔性的機器人可以做傳統硬機器人做不到的事情 。 更進一步 ， 這種控制液晶中晶體缺陷的方法也可以用來在微機電設備（MEMS）的移動 。 “例如 ， 也許采用這種原理的微型設備可以在人類細胞內執行功能” ， 張教授補充說 。
本文參考cosmosmagazine文章”A liquid crystal computer” ， 如有興趣還可查閱原文 。
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