Как молекулярный мотор превращает свет в поворот
Молекулы-моторы Феринги устроены так, что свет меняет их форму не случайным образом. Поглотив фотон, часть молекулы переключается в другое пространственное положение. Затем молекула перестраивается и под действием теплового движения возвращается в состояние, из которого возможен следующий шаг. Асимметричное строение мотора задаёт предпочтительное направление этих переходов: повторяясь, они складываются в направленное вращение.
Важно, что мотор не обязан совершать полный оборот за одно поглощение света. Поворот возникает как последовательность небольших шагов, в которой молекулярная форма меняется, а затем закрепляется в новом положении.
Почему поворачивается не только сама молекула
В жидком кристалле молекулы не расположены так беспорядочно, как в обычной жидкости: многие из них ориентированы сходным образом, хотя материал сохраняет текучесть. Поэтому мотор оказывается связан с окружением. Меняя свою форму и ориентацию, он воздействует на ближайшие молекулы, а те передают изменение дальше — через межмолекулярные взаимодействия и общее выравнивание материала.
Так локальное движение множества моторов превращается в коллективное закручивание. Это не механическое вращение всего образца как твёрдого тела: меняется направление, в котором ориентированы молекулы внутри него.
Как поворот меняет прохождение света
Когда молекулярная ориентация закручена, материал иначе взаимодействует с поляризованным светом — светом, колебания которого направлены преимущественно в одной плоскости. Жидкий кристалл может менять направление этой поляризации и тем самым менять свет, прошедший насквозь. Получается цепочка преобразований: свет перестраивает мотор, мотор передаёт движение соседям, а коллективный поворот изменяет оптический отклик материала. Именно поэтому молекулярный масштаб здесь можно заметить по тому, как выглядит прошедший свет.
