A pesquisa pode levar a melhorias em telas de cristais líquidos, como as que são usadas em notebooks e televisões, de modo a permitir interações com a luz de maneiras novas e diferentes das existentes até então. Uma possibilidade seria criar telas de cristais líquidos mais eficientes em termos de consumo de energia, comentou Smalyukh, levando a um aumento da vida da bateria dos dispositivos a elas associados.

A pesquisa foi, em parte, financiada pelo prêmio para cientistas e engenheiros, recebido por Smalyukh, do Presidente Barack Obama em 2010, o Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers. A pesquisa cumpre as metas estabelecidas pela Iniciativa do Genoma dos Materiais da Casa Branca, comentou Smalyukh, que busca implementar "novos materiais avançados, pelo menos duas vezes mais rápido do que é possível atualmente, com apenas uma fração do custo".

Smalyukh, o pós-doutorando Bohdan Senyuk e o doutorando Qingkun Liu configuraram a experiência por meio da criação de colóides – soluções em que partículas minúsculas estão dispersas num meio, mas não dissolvidas nele. Colóides são bastante comuns no cotidiano das pessoas, podendo-se incluir substâncias como leite, geleia, fumaça, névoa e creme de barbear.

Para esse estudo, os físicos criaram um colóide injetando minúsculas partículas em um cristal líquido - material que se comporta como um líquido e como um sólido. Os investigadores injetaram partículas de diferentes formatos, representando os "blocos de construção" fundamentais das formas em topologia. Isto significa que cada uma das partículas é diferente das outras e não pode ser transformada na outra sem que haja algum corte ou colagem. Objetos que, aparentemente, são diferentes, ainda assim podem ser considerados os mesmos, em topologia, se um puder ser transformado no outro, simplesmente esticando-o ou dobrando-o , ou seja, através de "deformações contínuas".

No campo da topologia, por exemplo, um objeto com um formato semelhante a um anel e um objeto com a forma da asa de uma xícara de café são tratados como iguais. Isso porque algo com a forma de um anel pode ser "continuamente deformado" na asa de uma xícara de café, apenas dobrando-se o anel ao meio. Mas um anel não pode se tornar uma esfera ou um cilindro, pois o buraco central teria que ser removido ou por "colagem" ou por um "corte".

Uma vez injetadas em um cristal líquido, as partículas se comportaram como previsto pela topologia. "O nosso estudo mostra que a interação entre as partículas e o alinhamento molecular em cristais líquidos seguem as previsões de teoremas topológicos, tornando possível a utilização desses teoremas na concepção de novos materiais compósitos com propriedades únicas, que não podem ser encontradas na natureza ou sintetizadas pelos químicos", disse Smalyukh. "Essas descobertas estabelecem as bases para novas aplicações em estudos experimentais de topologia de baixa dimensão, com potenciais ramificações bastante importantes para muitos campos da ciência e tecnologia".

Universidade do Colorado, em Boulder (Tradução - AGS).

Nota do Scientific Editor - O trabalho "Topological colloids", que deu origem a esta notícia, é de autoria de Bohdan Senyuk, Qingkun Liu, Sailing He, Randall D. Kamien, Robert B. Kusner, Tom C. Lubensky e Ivan I. Smalyukh, tendo sido publicado na revista Nature, volume 493, págs. 200-205 (2013), DOI:10.1038/nature11710.