热致液晶中的光响应活性粒子

合成微型游泳器的发展增进了我们对生命系统基本自推进机制的理解。然而，在高度结构化的各向异性介质（如细菌或细胞受体在具有粘弹性的丝状蛋白或脂质浓缩溶液中游动）中的微观尺度研究仍然很少。合成液晶有潜力作为仿生替代物来研究生命系统的结构和动力学。然而，对热致液晶的研究主要集中在电泳和磁泳效应上，少数研究涉及扩散泳或光驱动的液晶向列指向矢畸变。据我们所知，本文首次报道了热致液晶上的自热泳实验。我们的系统由5CB中二维受限的Janus粒子组成，粒子和液晶盒表面具有垂直锚定。Janus粒子包括一层导电钛涂层，在LED光源照射下被加热，并诱导局部稳态的向列-各向同性相变，导致粒子垂直于液晶指向矢自推进。在不同光照强度下追踪了Janus粒子的轨迹。建立了一个模型来描述悬浮在向列液晶中的Janus粒子的均方位移。该模型假设Janus粒子将液晶视为具有体向列相各向异性粘度的连续介质。此外，还考虑了液晶的粘弹性。该模型很好地描述了实验数据，与游泳力大小相关的拟合参数随施加光强的增加而增加。此外，我们的方法为开发高度结构化的各向异性活性材料平台迈出了重要一步。