Slovenski fiziki z izjemnim delom na področju optike frustriranih tekočih kristalov
Potem ko so bile že sredi minulega stoletja na Institutu »Jožef Stefan« izvedene prve optične študije disperzij makromolekul, se je z leti težišče raziskovanja premaknilo na področje tekočih kristalov. V novejšem obdobju so slovenski fiziki pomembno prispevali k razvoju področja fizika topološke mehke snovi, katere del so frustrirani tekoči kristali. V zadnjem dosežku so na pobudo prof. dr. Slobodana Žumra z Instituta »Jožef Stefan« in Fakultete za matematiko in fiziko UL, v sodelovanju z dr. Guilhemom Poyem in dr. Ivanom I. Smalyukhom preučili pojav, v katerem po eni strani pride do samo-fokusiranja laserske svetlobe (optični soliton) v tanki plasti poravnanega kiralnega tekočega kristala in po drugi strani do tvorbe lokalno zvitih mikro topoloških struktur (topološki solitoni) v tako frustrirani plasti. Rezultati raziskave medsebojnih vplivov takega svetlobnega curka in topoloških struktur so bili objavljeni v reviji Nature Photonics.
dr. Slobodan Žumer in Guilhem Poy
Raziskave spadajo na področje optike tekočih kristalov, ki ga vsak dan srečujemo pri uporabi mobilnih telefonov, računalniških zaslonov, televizorjev in drugih naprav s prikazalniki. Optične lastnosti tekočih kristalov so fascinirale raziskovalce od njihovega odkritja pred več kot sto leti, za širšo javnost pa so postali zanimivi šele z razvojem visoko resolucijskih prikazalnikov v zadnjih dvajsetih letih. Prve optične študije tekočih kristalov so bile na Institutu »Jožef Stefan« izvedene že pred petdesetimi leti, raziskave zadnjih dvajset let pa so pripeljale do vrste odmevnih objav v odličnih revijah, s čimer so slovenski fiziki tudi v svetovnem merilu pomembno prispevali k razvoju področja fizika topološke mehke snovi.
Tokratni dosežek je plod sodelovanja prof. dr. Slobodana Žumra z njegovim takratnim Marie Curie podoktorskim študentom Univerze v Ljubljani Guilhemom Poyem, kateremu se je kasneje pridružilo tudi sodelovanje z dr. Ivanom I. Smalyukhom in njegovo skupino za eksperimentalno fiziko mehkih snovi v Boulderju v Coloradu. Tim vrhunskih strokovnjakov, ki je povezal teorijske, simulacijske in eksperimentalne pristope, se je problema lotil po korakih, najprej raziskal vpliv kiralnosti na optične solitone v frustriranih kiralnih nematikih, nato linearno optiko topoloških solitonov in kasneje še interakcije optičnih in topoloških solitonov; bazična raziskava pa odpira tudi nove možnosti za uporabo v mehki fotoniki.
Žumer, Poy in Smalyukh so pokazali, kako je optično-mehanska interakcija optičnega in topološkega solitona povezana s prenosom gibalne količine med svetlobo in snovjo ter silo zaradi nelokalne orientacijske elastičnosti kiralnega tekočega kristala. Delikatno ravnovesje obeh sil omogoča dinamično kontrolo in prostorsko lokalizacijo topoloških solitonov. Pride tudi do nenavadnega vlečnega efekta optičnega solitona, ki omogoča svetlobno inducirano periodično razporeditev topoloških solitonov.
Foto: IJS
