При температуре 359,8 К (около 87 °C) вещество, состоящее из изогнутых молекул, напоминающих по форме банан, переходит в жидкокристаллическую фазу, где молекулы самоорганизуются в слои. Однако, в отличие от обычных слоистых жидких кристаллов, где все «бананы» ориентированы одинаково, здесь они наклонены сразу в двух направлениях — подобно косточкам в банке с вишнёвым вареньем, которые могут смотреть и вверх, и вбок. Такое состояние называется двуосным смектиком-А.
Три независимых экспериментальных метода подтвердили эту структуру. Поляризованный свет в микроскопе выявил характерные оптические текстуры с дефектами ±1/2 и ±1 — это типичные топологические дефекты, возникающие при двуосной упорядоченности. Рентгеновские лучи подтвердили слоистость и отсутствие электрической поляризации слоёв: дифракционная картина не показала признаков сегнетоэлектричества. Наконец, измерение тока при переполюсовке не дало пика, что исключает наличие спонтанной поляризации. Таким образом, слои не заряжены — это чисто геометрическая двуосность, обусловленная только ориентационным порядком молекул.
Электрическое поле действует на такой кристалл неожиданным образом: в плоской ячейке он меняет пропускание света без перестройки слоёв. Это похоже на жалюзи, которые поворачивают ламели, не двигая саму раму. Такое поведение обещает создание быстрых оптических переключателей и дисплеев с меньшим энергопотреблением, поскольку переориентация молекул происходит без изменения макроскопической структуры.
Диэлектрическая спектроскопия выявила релаксацию дебаевского типа: молекулы поворачиваются на месте, как стрелка компаса, с характерным временем, которое растёт при охлаждении по закону Аррениуса — как мёд густеет на холоде. Это указывает на термически активируемый процесс переориентации молекул.
Двуосные жидкие кристаллы искали десятилетиями, но стабильные образцы редки. Данный случай примечателен тем, что фаза существует в широком диапазоне температур и не требует сложного химического синтеза. Возможно, такие материалы найдут применение в оптических модуляторах нового поколения.
Двуосный смектик-А предсказали ещё в 1970-х, но найти его в чистом виде удалось лишь в последние годы. Изогнутые молекулы, как бананы, оказались идеальными кандидатами.
В «Звёздном пути» жидкие кристаллы используются в дисплеях и голограммах. Двуосные фазы могли бы сделать такие экраны ярче и быстрее.