日本，福冈和筑波——研究人员发现了关于液晶（能够形成复杂有序结构的材料）如何在不同相之间转换的关键见解。该研究发表在美国国家科学院院刊上，为这些材料如何在微观水平上改变其结构提供了更清晰的理解。这项研究可以为更深入地了解不同材料中不同结构之间的转换提供一种手段。
液晶是既具有液体性质又具有固体性质的材料。它们像液体一样流动，但也可以像固体一样形成有序的结构。液晶广泛应用于数字显示器、光响应材料和传感器等器件中。然而，尽管它们被广泛使用，但了解它们如何在微观水平上重组一直是一个科学挑战，其潜在机制仍不清楚。
来自九州大学物理系的Jun-ichi Fukuda教授与来自国家先进工业科学技术研究所（AIST）和日本科学技术机构（JST）的Kazuaki Z. Takahashi博士合作，进行了一项专注于胆脂蓝相的研究，胆脂蓝相是一种特殊类型的液晶，具有独特的立方对称性。这些蓝色相形成复杂的三维结构，具有独特的性质，使它们成为基础科学和材料工程中非常感兴趣的主题。
研究小组研究了从一种蓝色相BP II到另一种蓝色相BP I的转变。当BP II转变为BP I时，液晶形成双边界——材料的两个部分排列不同的区域。以往的实验研究未能捕捉到涉及孪晶结构形成的蓝色相转变的详细机制。
为了更深入地了解这一过程，研究小组采用了Fukuda和MALIO进行的计算机模拟，MALIO是Takahashi设计的一种机器学习工具，用于分析和区分BP I和BP II液晶相的局部结构。利用后一种机器学习方法可以区分BP II和BP I结构，并分析它们随时间的演变。该团队开发的策略允许实时跟踪转换，揭示转换中的关键阶段，例如小BP I域的形成，这些域会增长并最终形成双边界。他们的方法为在转变过程中孪晶结构的形成和生长提供了有价值的见解。
“像液晶这样的软材料的动力学是非常复杂的，”福田说。“这项工作让我们更深入地了解了这些材料是如何在微观层面上转变的。”
本研究中提出的方法还可以揭示软材料（如聚合物和生物系统）中的分层结构如何经历类似的相变。“我们的方法并不局限于液晶，”福田解释道。“它可以应用于其他复杂材料，这可以为结构如何在系统中形成和变化提供新的见解。”
