Жидкие кристаллы уже создают основу для эффективных технологий, таких как ЖК-дисплеи, и ученые продолжают разрабатывать определенные типы жидких кристаллов для гораздо более совершенных оптических приложений и устройств.
Хуан де Пабло, профессор молекулярной инженерии семьи Лев в Притцкерской школе молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета, и его команда недавно открыли способ производства и стабилизации так называемых «жидких кристаллов голубой фазы». ”Которые обладают свойствами как кристаллов, так и жидкостей и могут в некоторых случаях отражать видимый свет лучше, чем обычные жидкие кристаллы.
Результаты, изложенные в ACS Nano могут проложить путь к новым оптическим технологиям с улучшенным временем отклика.
Новый метод стабилизации кристаллов голубой фазы
Благодаря равномерной молекулярной ориентации жидкие кристаллы уже являются основой для множества технологий отображения, в том числе для цифровых дисплеев для телевизоров и компьютеров. В этом исследовании де Пабло и его команда стремились работать с хиральными жидкими кристаллами, которые обладают особой асимметричной «праворукостью», такой как праворукость или леворукость, которая позволяет им демонстрировать более широкий и более стимулирующий диапазон оптического поведения. .
Теперь, когда мы понимаем эти материалы и можем контролировать их, мы можем воспользоваться их уникальными оптическими свойствами. Следующим шагом будет их использование в устройствах и датчиках, чтобы продемонстрировать их полезность.
Хуан де Пабло, профессор молекулярной инженерии семьи Лев, Притцкеровская школа молекулярной инженерии, Чикагский университет
Примечательно, что в этих кристаллах могут образовываться кристаллы синей фазы, которые благодаря своей уникальной структуре могут отражать синий и зеленый свет и могут очень быстро включаться и выключаться. Тем не менее, эти кристаллы присутствуют только в небольшом диапазоне температур и принципиально нестабильны: их нагрев даже на 1 градус может испортить их свойства. Это ограничило их применение в технологиях.
Путем моделирования и испытаний исследователи смогли стабилизировать кристаллы голубой фазы путем создания так называемых двойных эмульсий. Они использовали крошечную сердцевинную каплю раствора на водной основе, окруженную внешней каплей маслянистого хирального жидкого кристалла, таким образом формируя структуру «ядро и оболочка». Затем эта структура была суспендирована в другой жидкости на водной основе, не смешиваемой с жидким кристаллом.
В подходящем диапазоне температур они смогли захватить хиральный жидкий кристалл в оболочке в состоянии «голубой фазы». Затем они создали полимерную сетку внутри оболочки, которая стабилизировала синий кристалл, не нарушая его свойств.
Создание идеальных кристаллов
Затем группа продемонстрировала, что они могут изменять температуру кристалла голубой фазы на 30 градусов, не разрушая его. В дополнение к этому, в процессе были созданы идеально сформированные кристаллы синей фазы, что позволило команде лучше прогнозировать и регулировать их поведение.
Теперь, когда мы понимаем эти материалы и можем контролировать их, мы можем воспользоваться их уникальными оптическими свойствами. «Следующим шагом будет их использование в устройствах и датчиках, чтобы продемонстрировать их полезность.
Хуан де Пабло, профессор молекулярной инженерии семьи Лев, Притцкеровская школа молекулярной инженерии, Чикагский университет
В число потенциальных будущих приложений входят технологии отображения, которые можно включать и выключать при очень небольших изменениях температуры, размера или воздействия света, или датчики, которые могут определять излучение в пределах определенной длины волны.
Другие авторы статьи – Хосе А. Мартинес-Гонсалес, Мониросадат Садати, Сепидех Норузи, Александр Коэн и Орландо Гусман.
Справка журнала
Садати М., и др. . (2021) Контроль монодоменных полимер-стабилизированных кубоидальных нанокристаллов хиральных нематиков путем удержания. ACS Nano . doi.org/10.1021/acsnano.1c04231.
Источник: https://uchicago.edu