Des chercheurs du Georgia Institute of Technology ont découvert qu'un matériau utilisé depuis des décennies pour colorer des aliments allant des chips de maïs aux crèmes glacées pourrait potentiellement avoir des utilisations bien au-delà des colorants alimentaires.

Dans une étude publiée le 23 mars dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences , les chercheurs ont décrit comment une classe de cristaux liquides solubles dans l'eau, appelés cristaux liquides chromoniques lyotropes, présentait des caractéristiques inattendues qui pourraient être exploitées pour une utilisation dans des capteurs et d'autres applications potentielles.

"Nous cherchions à comprendre le comportement d'agrégation et de phase de ces molécules de type planche en fonction de la température et de la concentration, " a déclaré Karthik Nayani, un ancien étudiant de Georgia Tech qui a travaillé sur le problème. "Lorsqu'on l'observe sous polariseurs croisés au microscope optique, les cristaux liquides peuvent présenter de belles textures qui suggèrent la façon dont les molécules elles-mêmes sont arrangées."

Pour répondre à quelques questions fondamentales relatives au comportement de phase du matériau, les chercheurs ont utilisé les microscopes pour observer les textures des molécules lorsqu'elles étaient confinées à des gouttelettes appelées tactoïdes.

"Étonnamment, nous avons trouvé une configuration qui n'a jamais été vue depuis 70 ans que les gens étudient les cristaux liquides, " a déclaré Mohan Srinivasarao, professeur à la Georgia Tech School of Materials Science and Engineering. « Historiquement, les cristaux liquides dans les tactoïdes se conforment à ce que l'on appelle une configuration bipolaire et bipolaire avec une torsion. À des concentrations plus faibles, nous avons constaté que ces cristaux liquides s'arrangent de façon concentrique, mais un qui semble être exempt d'un défaut singulier."

Les chercheurs ont ensuite utilisé un modèle simple du comportement d'agrégation de ces molécules pour expliquer ces résultats surprenants. Plus loin, des expériences spectroscopiques utilisant la microscopie Raman polarisée ont été réalisées pour confirmer leurs résultats.

Ces nouvelles découvertes ajoutent à la compréhension croissante de la façon dont les cristaux liquides chromoniques pourraient être utilisés dans les applications de détection, dit Srinivasarao. Les cristaux sont solubles dans l'eau et réagissent considérablement au fait d'être confinés à certains motifs, tels que les gouttelettes tactoïdales, les concentrations, et températures. La réactivité du matériau à l'altération de son environnement pourrait potentiellement être utilisée pour détecter la chiralité - ou la " maniabilité " - des molécules, dit Srinivasarao.

"Ces matériaux n'ont pas de centre chiral mais ils présentent une structure chirale, " dit Srinivasarao. " C'est en soi très intéressant. "

Cette constatation pourrait être utile pour répondre à ce genre de questions, il a dit.

"Il y a beaucoup de gens qui étudient pourquoi sur la planète Terre tous les acides aminés ont une habileté manuelle, l'un et pas l'autre, " Dit Srinivasarao. " D'où vient cette sincérité ? "