Prof. dr. Nataša Vaupotič je prejemnica Zoisovega priznanja za vrhunske raziskovalne dosežke
V petek, 10. decembra, so podelili državne nagrade in priznanja za izjemne dosežke v znanosti in raziskovanju v letu 2021.
Prof. dr. Nataša Vaupotič je zaposlena na Oddelku za fiziko na Fakulteti za naravoslovje in matematiko Univerze v Mariboru. Ukvarja se z raziskovanjem tekočih kristalov, ki so osnova za delovanje vseh zaslonov. Zoisovo priznanje dobila za raziskave na področju modeliranja struktur in resonančnega odziva večdimenzionalnih termotropnih faz. Raziskovalno se ukvarja s teoretičnim modeliranjem tekočih kristalov in njihovo praktično uporabo glede na to, kako se odzivajo na zunanje vplive.
VEČ O RAZISKOVALNEM DELU prof. dr. Vaupotič:
Prof. dr. Nataša Vaupotič se raziskovalno ukvarja z modeliranjem strukture in odziva različnih faz tekočih kristalov. Tekoče kristale poznamo vsi, saj nam omogočajo delovanje zaslonov v naših priljubljenih napravah, kot so mobilniki, ekrani računalnikov, TV- ekrani… Znanstveniki pa še vedno sintetizirajo nove bolj ali manj kompleksne organske molekule in iščejo nove faze tekočih kristalov z novimi uporabnimi lastnostmi za nove aplikacije.
Materiali, s katerimi se ukvarja prof. dr. Nataša Vaupotič, so aktualni in zanimivi tako s stališča temeljne znanosti, ker vedno znova očarajo z nenavadnimi strukturami, v katere se lahko združujejo molekule, kot tudi s stališča potencialne uporabe. Izpostaviti velja dve vrsti. Prvi so materiali, ki jih gradijo upognjene molekule. Čeprav imajo molekule zrcalno simetrijo, tvorijo strukture, ki zrcalne simetrije nimajo. S kombinacijo resonančnega rentgenskega sipanja, ki poda informacijo tudi o smeri kemijski vezi, in modeliranja je prof. dr. Nataša Vaupotič s sodelavci odkrila in opisala res nepričakovano urejanje teh molekul v plasti tako, da so v vsaki sosednji plasti molekule glede na predhodno plast zavrtene za približno 90 stopinj. Ta osnovna »4-plastno navita« struktura pa se nato še dodatno »navija«.
Vsak model pa hkrati pojasnjuje in napoveduje. V tem primeru je model npr. podal pojasnilo, zakaj se struktura sploh začne navijati, hkrati pa napovedal, da bi lahko obstajali tudi materiali, ki bi se dvojno navili v vijačnico z dolžino valovne dolžine vidne svetlobe, takšna struktura pa bi svetlobo z valovno dolžino enako dolžini vijačnice odbijala. Materiale s t.i. fotonskim prepovedanim pasom so odkrili preteklo leto. Do tega odkritja je veljalo, da je tovrsten selektivni odboj možno doseči samo v vijačnih strukturah, ki jih tvorijo molekule brez zrcalne simetrije. Barva odbite svetlobe se spreminja s preminjanjem temperature. Takšni materiali imajo zelo široko potencialno uporabnost – od barvil do elementov za optične računalnike.
Izpostavimo še raziskovalno delo na področju tri-dimenzionalnih faz. Zanimive so zaradi kompleksnosti in možne uporabe: so robustne, viskozne in hkrati plastične. Zato se lahko uporabljajo za izdelavo vlaken, za tanke zaščitne ali prevodne premaze. Uporabne bi lahko bile za prenos informacij po kanalih, saj, tudi če je kje kak defekt, bo signal našel pot, ker je mreža zvezna. Potencialna uporaba je za organske sončne celice, če se lahko doseže, da sredina kanalov prenaša npr. pozitivni naboj, zunanjost pa negativnega…
V lanskem letu je skupinam, s katerimi sodeluje prof. dr. Nataša Vaupotič, uspelo pojasniti, kako so molekule urejene v eni od tri-dimenzionalnih struktur, v dvojno žiroidni strukturi. Odgovor je spet dalo resonančno rentgensko sipanje v povezavi z modeliranjem odziva različnih možnih struktur. Ker so to materiali, kjer osnovne celice vsebujejo več 1000 molekul, je ključno, da se izračuni poenostavijo, zato je bila ena od ključnih nalog nagrajenke ugotoviti, kaj je treba upoštevati, da so rezultati zanesljivi (poiskati t.i. minimalni model) in pokazati, da vse ostale nadgradnje ne prinesejo novega fizikalnega učinka.
Pogled skozi mikroskop na novo odkriti material, kjer je barva odbite svetlobe odvisna od temperature materiala. Temperatura vzorca se spreminja radialno od sredine navzven. V tem materialu so molekule urejene v plasti, smer dolgih osi molekul pa se vrti od plasti do plasti. Na kratko vijačnico, ki je dolga približno 4 plasti (nekaj 10 nm), je nato naložena še ena vijačnica, katere dolžina je primerljiva z valovno dolžino svetlobe (400 do 700 nm).
Tukaj si lahko preberete tudi poglobljen intervju z raziskovalko.
