V raziskavi, v kateri so sodelovali raziskovalci iz Univerze v Varšavi, Univerze v Aberdeenu in Univerze v Mariboru (prof. dr. Nataša Vaupotič z Oddelka za fiziko FNM UM) so odkrili materiale, ki jih gradijo molekule z zrcalno simetrijo, kljub temu pa v nekem temperaturnem območju odbijajo svetlobo določenih valovnih dolžin. Svetloba teh valovnih dolžin se ne more razširjati skozi tekoči kristal, zato se območje imenuje se imenuje prepovedani pas.
Materiali s prepovedanim območjem v vidnem delu spektra imajo veliko praktično uporabnost, tako za npr. barvila kot optične komponente, npr. za optične računalnike. V tekočih kristalih najbolj znan tak fotonski material je holesterični tekoči kristal, ki ga tvorijo molekule brez zrcalne simetrije. Take molekule se uredijo v spiralasto strukturo, valovna dolžina odbite svetlobe pa je odvisna od dolžine vijačnice. Ker se s temperaturo dolžina vijačnice spreminja, se spreminja tudi barva odbite svetlobe, zato se holesteriki uporabljajo tudi za termometre.
V raziskavi, ki je bila objavljena v ugledni reviji Advanced Materials (IF 30.849), so raziskovalci odkrili prepovedani pas v materialih iz molekul z zrcalno simetrijo. Prepovedani pas je posledica t.i. strukturne kiralnosti. Zaradi ukrivljene oblike se molekule zlagajo v kratke vijačnice z dolžino le nekaj molekul. Na to kratko vijačnico pa se nato »navije« še ena vijačnica, katere dolžina je močno odvisna od temperature in je v določenem temperaturnem območju tudi v vidnem področju svetlobe.
Prof. dr. Nataša Vaupotič je s simuliranjem različnih struktur in modeliranjem njihovega odziva pri resonančni rentgenski spektroskopiji ter primerjavo z eksperimentalnimi rezultati omogočila pojasniti, kakšna je ureditev molekul v obravnavanih materialih.
slika: Odboj svetlobe na tekočekristalni celici z debelino 3 μm.
Temperatura narašča v smeri od zgornjega levega roba proti spodnjemu desnemu robu.
