Ученые научились завязывать молекулы, составляющие жидкие кристаллы, в разнообразные узлы. Работа исследователей опубликована в журнале Science, а ее краткое изложение приводит New Scientist.
Исследователи работали с жидкими кристаллами - веществами, обладающими промежуточными свойствами между жидкостью и кристаллом. Подробнее о свойствах жидких кристаллов можно прочесть тут. Молекулы, из которых состоят жидкие кристаллы, обычно имеют вытянутую либо дискообразную форму. Авторы помещали в пласт жидких кристаллов частицы оксида кремния диаметром около 4,7 микрометра и зажимали всю систему между двумя стеклянными пластинами.
Гранулы были покрыты поверхностно-активным веществом, которое делало их поверхность гидрофобной. Молекулы жидких кристаллов, стремясь "защититься" от ПАВ, образовывали вокруг кремниевых гранул сложные структуры. В простейшем случае они организовывались в кольца, опоясывающие гранулы наподобие колец Сатурна, только они были ориентированы в трех плоскостях.
При помощи лазера ученые "ловили" структуры из молекул жидких кристаллов, образовавших различные структуры вокруг гранул, и соединяли их вместе. В итоге им удалось получить некоторые типичные узлы - например, два кольца, вставленных одно в другое, три кольца, соединенных таким же образом (кольца Борромео), а также узлы из двух искривленных колец в форме звезды Давида.
Созданная учеными система позволяет создавать и изучать огромное количество различных узлов - сами авторы называют цифру 10 тысяч. Помимо собственно исследования этих топологических образований описанную жидкокристаллическую систему можно использовать для изучения процессов, происходящих в живых клетках. Так, при копировании ДНК, которая скручена в двойную спираль, ферменты сначала распутывают эту структуру, а потом считывают записанную в ней информацию. Работа с системой из жидких кристаллов может помочь лучше понять этот процесс.