液晶是一种物态，顾名思义，它是同时具有固体和液体性质的分子晶体，结合了类似液体和固体的行为。事实上，液晶这个词本身包含着矛盾，因为晶体代表着有序和规则，而液体则被熵“主宰”，液体中的原子或分子是完全无序的。由于液晶的这种有序性与无序性共存的特殊性质，液晶具有独特的光学性质，已经成为我们生活中不可或缺的一部分。从笔记本电脑到电视，再到手机，液晶显示器（LCD）已经成了许多电子设备的“标配”。
20世纪70年代以来，向列相液晶一直是液晶材料研究的热点。然而，铁电向列相液晶则会更有秩序。在这样一种液晶中，液晶样品里会形成斑块，或者叫“畴”（domain），斑块内的分子都指向同一个方向，要么都向左，要么都向右。用物理学的术语来说，这些材料是极性有序的。近日，科罗拉多大学博尔德分校软材料研究中心（SMRC）的研究人员就发现了这样一种液晶的“铁电向列相”。
这项新发现背后是科学家一个多世纪的寻找，它打开了一扇通往新材料世界的大门，从新型显示屏到全新概念的计算机储存器，它有望开启大量的技术创新。20世纪初，诺贝尔奖得主Peter Debye和Max Born提出，如果正确地设计液晶，它的分子可以自发地进入极性有序的状态。不久之后，研究人员开始发现，固体晶体中有类似的现象，它们的分子也会指向相同的方向。
在施加的电场的作用下，分子也可以反转，从右向左或从右向左地转向。由于这些固体晶体看起来与磁铁很相似，它们被称为“铁电体”。在此后的几十年间，科学家一直在努力寻找一种能表现出相同行为的液晶相。几年前，一组英国科学家创造了一种有机分子，名为RM734。先前的研究已经发现，RM734在更高的温度下显示出传统的向列相液晶相。在较低的温度下，它出现了另一个不寻常的相。
SMRC主任、物理学家Noel Clark带领团队开始仔细研究RM734。当他们试图在显微镜下观察那个奇怪的相时，他们注意到了一些新的东西。在弱电场下，一些醒目的颜色朝着含有液晶的单元边缘显现出来。研究人员进行了更多测试，发现RM734的这个相，对电场的响应是普通的向列相液晶的100到1000倍。这表明构成液晶的分子表现出很强的极性有序性。
Clark介绍，这就好像是，当所有分子都指向左边，它们都看到了一块区域，指示显示“向右走”的时候，这些分子的反应非常明显。团队还发现，当液晶从更高的温度冷却下来时，似乎会自发形成不同的畴。换言之，在他们的样品中出现了一些斑块，这些斑块中所有的分子都朝着一致的方向排列。这种一致性大大超出了团队的预期。这些结果证实了，这个新发现的相确实是一种铁电向列相液体。
Clark说：“现在有大约4万篇关于向列相液晶的研究论文，在其中找任何一篇，如果是铁电向列相，你都能看到有趣的新可能性。”这项研究表明，还有其他铁电液体隐藏在人们的视线之外。令人兴奋的是，现在像人工智能这样的技术正在出现，能够帮助有效地进行搜索。研究人员下一个阶段的目标是发现RM734是如何实现这种罕见的行为的。目前研究人员正在使用计算机模拟来解决这个问题。