值得等待百年的物质新相的发现

经过一个多世纪的探索，科学家们终于发现了一种新的物质状态，它可能对技术产生巨大的影响。

这种相被称为液晶的“铁电向列相”，是由诺贝尔奖获得者首次提出的彼得·德拜和马克斯·博恩20 世纪 10 年代，它被美国研究人员发现。100 多年后，它被美国研究人员发现，可能为显示屏、计算机内存等领域的进步打开大门。但它到底是什么呢？

液晶具有传统液体和固体晶体的特性，由棒状分子组成，一端带正电荷，另一端带负电荷。这种材料存在的较简单的相之一是向列相科学家们对此进行了近五十年的研究。在这个阶段，一半的分子会将其带正电的末端对准一个方向，而另一半分子则指向相反的方向。哪个分子指向哪个方向完全是随机的。

但物理学家们提出了一种更有序的排列理论，其中形成了取向相似的分子斑块或“域”，也称为极性排序。德拜和玻恩分别在 1912 年和 1916 年的论文中提出了液晶的自发极性有序状态，不久之后，人们在固体晶体中观察到了这种状态。当施加电场时，分子的均匀方向可以翻转，这种特性后来被称为“鐵電性”。

对液晶中难以捉摸的铁电向列相的探索已经持续了近一个世纪，但2017年一种名为 RM734 的新型有机分子表现出一些奇怪的行为。在较高温度下，它呈现向列液晶相，但在较低温度下则观察到一种不寻常的相。

这是发表在美国国家科学院院刊，问世了。在寻找 RM734 的奇异相时，他们借助显微镜发现，在弱电场下，液晶盒的边缘会出现鲜艳的色彩。进一步的测试表明，RM734 的这一相对电场的响应比普通向列液晶高得多，实际上高出 100 到 1,000 倍。这种“剧烈”的响应是观察到的颜色变化的原因。

科罗拉多大学博尔德分校 SMRC 主任诺埃尔·克拉克教授在一篇论文中说道：“当所有分子都指向左边时，它们都会看到一个指示‘向右’的场，反应非常剧烈。”陈述。

这种行为向研究小组表明，液晶中的分子表现出很强的极性有序性。但研究小组需要更多证据来证明这一阶段的存在；他们想真正看到排列整齐的分子斑块。当他们将 RM734 从较高温度冷却时，他们看到明显的钻石域在他们眼前自发形成，分子排列整齐，“令人震惊”。

克拉克说：“这证实了该阶段确实是一种铁电向列流体。”

经过一百年的探索，搜寻也许已经结束，但工作肯定还没有结束。利用计算机模拟，该团队希望准确了解 RM734 为何能够呈现出这一长期寻求的阶段。但他们的发现所带来的可能性已经显而易见。

“目前有 40,000 篇关于向列相的研究论文，几乎在任何一篇论文中，你都会看到如果向列相是铁电性的，就会出现有趣的新可能性，”克拉克说。

观察该铁电向列空间。