液晶无处不在，从手机屏幕和视频游戏机到汽车仪表盘和医疗设备。电流通过液晶显示器(lcd)，它们就会产生颜色，这要归功于这些液体的独特特性:重新排列它们的形状，它们反射不同波长的光。

Eduardo D. Glandt主席教授兼化学和生物分子工程主席Chinedum Osuji的实验室最近发现，这些迷人的分子可能能做更多的事情。在适当的条件下，液晶凝结成惊人的结构，自发地产生细丝和扁平的圆盘，可以将物质从一个地方运送到另一个地方，就像复杂的生物系统一样。

这一发现可能会带来自组装材料、模拟细胞活动的新方法等等。“这就像一个传送带网络，”Christopher Browne说，他是Osuji实验室的博士后研究员，也是最近在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)发表的一篇描述这一发现的论文的第一作者之一。

“这是对表面上看起来非常逼真的东西的偶然观察——这是最初的线索，表明这可能是更普遍、更有趣的东西。”

布朗和Osuji现在是物质结构研究实验室(LRSM)一个跨学科小组的成员，该小组由佩雷尔曼医学院细胞与发育生物学副教授马修·古德(Matthew Good)和艺术与科学学院化学教授伊丽莎白·罗迪斯(Elizabeth Rhoades)领导，该小组正在研究生物和非生物系统中的凝聚物形成。

最初，Osuji的实验室与埃克森美孚公司合作研究中间相沥青，这是一种用于开发高强度碳纤维的物质，就像一级方程式赛车和高端网球拍中发现的那样。

“这些材料是液晶，”Osuji说，是碳纤维本身的化学前体。“或者更确切地说，它们在加工过程中存在的一段时间内是液晶的。”

在对不同温度下的冷凝物进行实验时，Osuji实验室的另一位博士后、论文的另一位共同第一作者Yuma Morimitsu注意到这种材料的不寻常行为。

通常情况下，如果你把两种不可混合的液体混合在一起，然后加热到足够高的温度迫使它们混合，如果你再冷却混合物，在某个时候它会分离或“解混”。通常情况下，这是通过水滴的形成形成一个单独的层来实现的，就像如果你把油和水结合起来，你最终会在水的上面得到一层油。

在这种情况下，液晶，4'-氰基4-十二烷基氧基联苯，也被称为12OCB，在与角鲨烷(一种无色油)分离时自发形成高度不规则的结构。

“不是形成液滴，”Osuji说，“当你在液晶和系统的其他组件之间有这种相分离时，你会形成级联结构，其中第一个是这些细丝，它们迅速生长，然后形成另一组结构——我们称之为凸起的圆盘或扁平的液滴。”

为了了解这个系统，研究人员使用强大的显微镜在微米尺度上观察液晶的运动，微米尺度是百万分之一米，相当于人类头发的宽度。

Osuji回忆道:“我们第一次看到这些结构时，我们观察它们的冷却速度太高了。”他使液晶聚集在一起。只有通过降低冷却速度和进一步放大，研究人员才意识到液晶是自发形成的结构，让人想起生物系统。

有趣的是，布朗发现，许多研究人员在几十年前就已经接近观察到类似的行为，但他们研究的系统中，这种行为不是特别明显，或者缺乏足够强大的显微镜来观察实际发生的事情。

对布朗来说，这一结果最令人兴奋的意义在于，它将几个传统上截然不同的领域结合在了一起:活跃物质研究领域，关注的是传输材料和产生运动的生物系统;自组装和相行为领域，研究的是自己创造新结构的材料，以及在改变相时表现不同的材料。

“这是一种新型的活性物质系统，”布朗说。

他和Osuji还指出，利用这一发现来模拟生物系统的可能性，要么更好地了解它们是如何工作的，要么制造材料。

“分子被吸收到细丝中，然后不断地穿梭到那些扁平的液滴中，”Osuji说，“即使仅仅通过观察系统，你也无法辨别出任何明显的活动。”

实际上，扁平的液滴可以像小型反应器一样发挥作用，产生分子，这些分子被细丝带到其他液滴中进行储存或进一步的化学活动。

研究人员还表示，他们的发现可能会重振对液晶本身的研究。布朗说:“当一个领域工业化时，基础研究往往会逐渐减少。但有时会有一些迟迟没有解决的谜题。”