Tekoči kristali (TK) so pogosti v vsakem gospodinjstvu kot prikazovalne naprave in so prav tako široko uporabljeni v znanstvenih raziskavah kot različne optične komponente, kot so prostorski svetlobni modulatorji, optične leče in senzorji. Ključna značilnost visoke odzivnosti TK pod šibkimi polji je bila izkoriščena v aplikacijah z večinoma ravnimi geometrijami. Poleg ravnih, tankih plasti TK mikrofluidični pristopi vodijo do sferičnih geometrij, kot so kapljice in lupine. V ta namen se raziskave razvijajo v mnogih smereh, od temeljnega razumevanja dinamike topoloških napak na ukrivljenih površinah do robotskih sistemov, ki jih poganjajo topološke napake.
V raziskovalni skupini Fizika mehkih snovi, površin in nanostrukturnih materialov pokrivamo širok spekter raziskovalnih tem na področju mehkih snovi, pri čemer se osredotočamo zlasti na topološke napake TK od njihovega nastanka do fotonapetostnih aplikacij ter na aktivno in pasivno dinamiko TK. Na tem doktorskem mestu bo poudarek zlasti na raziskovanju samooblikovalnih sistemih TK s pomočjo mikrofluidike. Ker koncept samooblikovanja omogoča spreminjanje oblike TK kapljic po želji v ukrivljene tridimenzionalne strukture, se pričakuje, da bo to ustvarilo nove možnosti za preučevanje topologije, napak in njihove preobrazbe v aktuatorje s pretvorbo v elastomere TK. Eksperimentalni rezultati bodo tesno usklajeni s teoretično in simulacijsko skupino. Doktorski študent bo deloval v dinamičnem okolju in se osredotočil na eksperimentalne raziskave ukrivljenih 3D TK. Ustvarjal bo ukrivljene TK strukture želene geometrije na podlagi objavljenih rezultatov z uporabo mikrofluidike in jih karakteriziral z uporabo optičnih polarizacijskih mikroskopov, konfokalnih laserskih mikroskopov in elektronskih mikroskopov za slikanje direktorja TK ter preučevanje dinamike delovanja, povezane s topološkimi napakami in geometrijo.
Relevantne publikacije:
- K. Peddireddy, S. Čopar, K. V. Le, I. Muševič, C. Bahr, and V. S. R. Jampani, Self-Shaping Liquid Crystal Droplets by Balancing Bulk Elasticity and Interfacial Tension, Proc. Natl. Acad. Sci. 118, e2011174118 (2021).
- V. S. R. Jampani, R. H. Volpe, K. Reguengo de Sousa, J. Ferreira Machado, C. M. Yakacki, and J. P. F. F. Lagerwall, Liquid Crystal Elastomer Shell Actuators with Negative Order Parameter, Sci. Adv. 5, eaaw2476 (2019).
- V. S. R. Jampani, D. J. Mulder, K. R. De Sousa, A.-H. Gélébart, J. P. F. F. Lagerwall, and A. P. H. J. H. J. Schenning, Micrometer-Scale Porous Buckling Shell Actuators Based on Liquid Crystal Networks, Adv. Funct. Mater. 28, 1801209 (2018).
- Y. Sasaki, V. S. R. Jampani, C. Tanaka, N. Sakurai, S. Sakane, K. V. Le, F. Araoka, and H. Orihara, Large-Scale Self-Organization of Reconfigurable Topological Defect Networks in Nematic Liquid Crystals, Nat. Commun. 7, 13238 (2016).