I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno scoperto che un materiale utilizzato da decenni per colorare prodotti alimentari che vanno dalle patatine di mais ai gelati potrebbe potenzialmente avere usi ben oltre i coloranti alimentari.

In uno studio pubblicato il 23 marzo sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori hanno descritto come una classe di cristalli liquidi solubili in acqua, detti cristalli liquidi cromonici liotropici, hanno mostrato caratteristiche inaspettate che potrebbero essere sfruttate per l'uso in sensori e altre potenziali applicazioni.

"Stavamo cercando di capire l'aggregazione e il comportamento di fase di queste molecole simili a tavolette in funzione della temperatura e della concentrazione, " ha detto Karthik Nayani, un ex studente della Georgia Tech che ha lavorato al problema. "Se osservato sotto polarizzatori incrociati in un microscopio ottico, i cristalli liquidi possono esibire bellissime trame che suggeriscono come sono disposte le molecole stesse".

Per rispondere ad alcune domande fondamentali relative al comportamento in fase del materiale, i ricercatori hanno usato i microscopi per osservare la struttura delle molecole quando erano confinate in goccioline note come tattoidi.

"Sorprendentemente, abbiamo trovato una configurazione mai vista prima nei 70 anni in cui le persone hanno studiato i cristalli liquidi, " disse Mohan Srinivasarao, un professore della Georgia Tech School of Materials Science and Engineering. "Storicamente, i cristalli liquidi nei tattoidi si conformano a quella che è nota come configurazione bipolare e bipolare con una torsione. A concentrazioni inferiori, abbiamo scoperto che questi cristalli liquidi si dispongono in modo concentrico, ma uno che sembra essere privo di un difetto singolare."

I ricercatori hanno quindi utilizzato un semplice modello del comportamento di aggregazione di queste molecole per spiegare questi risultati sorprendenti. Ulteriore, esperimenti spettroscopici utilizzando la microscopia Raman polarizzata sono stati eseguiti per confermare i loro risultati.

Queste nuove scoperte si aggiungono alla crescente comprensione di come i cristalli liquidi cromonici potrebbero essere utilizzati nelle applicazioni di rilevamento, ha detto Srinivasarao. I cristalli sono solubili in acqua e rispondono in modo drammatico all'essere confinati a determinati schemi, come le goccioline tattoidi, le concentrazioni, e temperature. La reattività del materiale all'alterazione del suo ambiente potrebbe essere potenzialmente utilizzata per percepire la chiralità - o "mano" - delle molecole, ha detto Srinivasarao.

"Questi materiali non hanno un centro chirale ma esibiscono una struttura chirale, " Disse Srinivasarao. "Questo di per sé è molto interessante."

Questa scoperta potrebbe essere utile per rispondere a questo tipo di domande, Egli ha detto.

"Ci sono molte persone che studiano perché sul pianeta Terra tutti gli amminoacidi hanno una manualità, l'uno e non l'altro, " Disse Srinivasarao. "Da dove viene questa manualità?"