Ученые впервые запечатлели в режиме реального времени хаотические движения внутри трехмерного активного жидкого кристалла. Ранее подобное поведение в первую очередь изучалось посредством симуляций и теоретических оценок.

Полученная система может стать экспериментальной платформой для изучения многих явлений в активных средах, таких как многокомпонентные жидкости, метаматериалы, биологические ткани, а также группы роботов или организмов, пишут авторы в журнале Science.

Вещество называется активным, если содержит большое количество элементов, способных самостоятельно двигаться или развивать механическое усилие. Так как на эту деятельность необходимо постоянно тратить энергию, то подобные системы по определению не могут находиться в состоянии термодинамического равновесия.

Альтернативное определение активного вещества гласит, что оно должно в ответ на приток энергии извне формировать крупные упорядоченные участки, порождаемые локальными взаимодействиями элементов.

Активные вещества встречаются как в живой, так и в неживой природе, причем на самых различных масштабах. Например, такой системой могут быть самоорганизующиеся биополимеры, стая птиц или растворенные в жидкости самодвижущиеся частицы. Подобные среды в некоторых аспектах могут быть похожи на газы или жидкости, но, с другой стороны, в них может наблюдаться ряд явлений, нехарактерных для пассивных физических объектов. До недавнего времени большинство искусственных активных сред, с которыми можно было экспериментировать в лаборатории, были двумерными.

Ученые из Германии, Нидерландов и США под руководством Гийома Дюкло (Guillaume Duclos) из Брандейского университета скомбинировали ряд методик и получили возможность наблюдать в реальном времени за хаотической динамикой внутри трехмерного жидкого кристалла (ЖК).