Nieuwe structuren in vloeibare kristallen onder invloed van licht

Tot nu waren deze metastabiele structuren theoretisch  voorspeld maar nog niet waargenomen. Deze structuren hebben verschillende optische kenmerken, en dankzij moleculaire motoren zijn ze photo-switchable, waarmee een eerste stap wordt gezet naar nieuwe vormen van informatie- opslag. Dit onderzoek wordt gefinancierd vanuit een Vidi-subsidie van NWO Chemische Wetenschappen en is recentelijk gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

Topologische vormen

Topologie is een universeel concept dat wordt gebruikt om materie te beschrijven. Ook in het dagelijks leven kom je topologie tegen: zo is een kopje zonder oortje topologisch gelijk aan een bal, terwijl een kopje met een oortje topologisch gelijk is aan een donut. 

Als het mogelijk is om de topologie van materialen te kunnen controleren, is dat een eerste stap naar nieuwe strategieën om functionele materialen te ontwerpen. Recentelijk is wiskundig voorspeld dat vloeibare kristallen een grote diversiteit aan topologische vormen zouden kunnen aannemen, zoals zogeheten knotted loops of linked loops. In het artikel in Nature Communications laten Katsonis en haar collega’s zien hoe in druppels van vloeibare kristallen topologische knots of links kunnen worden gevormd. Het aantal en de geometrie van deze topologische structuren kan worden beheersd doordat de lichtgevoelige vloeibare kristallen ook lichtgevoelige moleculaire motoren bevatten. Onder invloed van licht schakelen deze moleculen tussen verschillende isomeren met verschillende spiraalvormen, en zo kan de spiraalvormige twist, de chiraliteit en de organisatie van de materialen op moleculair niveau beheersd worden. Deze complexe metastabiele structuren kunnen mogelijk gebruikt voor het ontwikkelen van optische opslagmedia met een zeer hoge capaciteit. 

Katsonis is lid van de CW-studiegroepen ‘Structuur en Reactiviteit’ en ‘Macromoleculen’. Onder NWO Chemische Wetenschappen (NWO-CW) zijn vijftien studiegroepen actief. Ze spelen een belangrijke rol in het organiseren van de jaarlijkse Chains bijeenkomsten en zijn een belangrijk forum voor het chemische onderzoek. Bestuursleden van een studiegroep zijn vaak het aanspreekpunt voor NWO-CW voor het betreffende wetenschapsgebied. Voor meer informatie over de studiegroepen en hoe lid te worden van een studiegroep, zie http://www.nwo.nl/documents/cw/studiegroepen—taak-en-werkwijze.