Los cristales líquidos han acompañado el desarrollo humano desde tiempos tan antiguos como la civilización egipcia, donde formaban parte de los maquillajes que realzaban los rasgos de los rostros. En la actualidad, estas sustancias son parte de artefactos tan diversos como pantallas planas, computadores, incluso en fotocopiadoras y relojes.
Explicar cómo se generan los defectos de los cristales líquidos -tal como los que ocurren en los LCD- y qué propiedades tienen estas irregularidades, fue la tarea del académico del Departamento de Física, Marcel Clerc, y los investigadores del Departamento de Ingeniería Matemática y el Centro de Modelamiento Matemático, Michał Kowalczyk y Juan Diego Dávila, además de la alumna del Magíster en Ciencias mención Física, Estefanía Vidal Enríquez.
La investigación titulada Symetry Breaking of namatic umbilical defects through an amplitude aquiation, la cual fue publicada en julio pasado en la revista Physical Review, busca “caracteriza la emergencia de organización de diferentes dominios, orientación de moléculas del cristal liquido, generando fronteras denominadas vórtices o remolinos. El estudió mostró que estos últimos se crean de a pares, uno con carga positiva y otro con carga negativa, pero con energía diferente”, explica Marcel Clerc, académico y Director del Departamento de Física de la FCFM.
Otros de los puntos relevantes del estudio fueron las aplicaciones. “La ecuación que se obtuvo fue una variante de una ecuación muy clásica, que tiene una aplicación real (en cristales líquidos), eso, para mí, lo hace atractivo de estudiar”, comenta Juan Diego Dávila, investigador del Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad.
El proyecto, uno de los pocos que combina el trabajo de físicos y matemáticos de la Facultad, tomó un año y medio de investigación y utilizó las herramientas de la teoría de las ecuaciones diferenciales parciales, la teórica de bifurcaciones, y las ecuaciones de amplitudes y condiciones de solubilidad. Los resultados fueron fuertemente empujados por simulaciones interactivas, matemática experimental, las cuales permiten desarrollar en forma eficiente intuición de los fenómenos físicos
Uno de los principales logros de este tipo de investigación es que abre paso a desarrollos futuros muy diversos. “La interacción de la luz con estos defectos, genera remolinos ópticos, los que pueden jugar un rol fundamental en la computación cuántica, ordenadores basados en la luz como medio de transporte y almacenamiento. Actualmente estos remolinos ópticos son usados como pinzas ópticas y filtros de imágenes”, recalca Clerc.
El trabajo multidisciplinario
Uno de los grande logros de esta investigación es el trabajo multidisciplinario. “Ha sido y sigue siendo interesante interactuar con científicos de otras disciplinas. Los métodos son un poco distintos y es interesante compartir ideas en ese sentido. Es fácil interactuar con el grupo de personas con que me ha tocado porque están dispuestos a explicar detalles y escuchar, y saben mucho también”, concluye Dávila. En la misma línea, Michal Kowalczyk señala que "la combinación entre físicos y matemáticos conlleva un valor agregado a la investigación".
Precisamente se espera que el Laboratory for the Study of Localized Patterns and Structures (LPS) del CMM, el cual está en proceso de consolidación, y es liderado por Kowalczyk y Dávila, se caracterice por la interdisciplinariedad. "Esta singular investigación sobre los cristales líquidos es el primer paso en la construcción del LPS", agrega Kowalczyk.