Новые кристаллы для технологий отображения следующего поколения

• Исследователи придумали новый метод создания жидкого «кристалла внутри кристалла».
• Этот кристалл можно использовать для разработки технологий отображения и сенсоров следующего поколения, которые потребляли бы намного меньше энергии.

Жидкий кристалл - это средняя фаза между обычными жидкостями и твердыми кристаллами. Он может менять форму, как жидкость, но имеет свойства выравнивания молекул, как твердый кристалл.

Благодаря своему уникальному поведению они используются в электронных дисплеях и модулированных оптических устройствах. Например, ЖК-дисплеи имеют широкий спектр применения, включая компьютерные мониторы, приборные панели, телевизоры, цифровые камеры и многое другое.

Теперь исследовательская группа из Чикагского университета разработала новый метод моделирования жидкого «кристалла в кристалле», который можно использовать для разработки технологий отображения и сенсоров следующего поколения.

Кристаллы синей фазы

Молекулярная ориентация жидких кристаллов - основная причина, по которой они используются во многих технологиях отображения. Молекулы также могут быть расположены в виде очень регулярных структур для отражения видимого света. Эта конфигурация известна как синие фазовые кристаллы (BPC).

BPC обладают очень регулярными характеристиками, которые отражают или пропускают видимый свет. У них более быстрое время отклика и лучшие оптические характеристики по сравнению с обычными жидкими кристаллами.

Ссылка:Достижения науки | DOI:10.1126 / sciadv.aax9112 | Чикагский университет

А поскольку элементы, отражающие свет в BPC, разделены большими расстояниями (до 300 молекулярных диаметров вместо нескольких атомов), их интерфейсы можно легко спроектировать. Эти интерфейсы отвечают за химические реакции, механические превращения и препятствуют передаче звука, света и энергии.

Эти особенности делают BPC идеальным кандидатом для использования в оптических технологиях.

Создание кристалла из другого кристалла

Исследовательская группа разработала технологию на основе литографии для разработки интерфейса BPC. Они создают химический узор на поверхности для осаждения жидких кристаллов и изменения их молекулярной ориентации.

Затем сам жидкий кристалл усиливает ориентацию молекул, позволяя формировать определенный синий кристалл внутри другого кристалла синей фазы. Это позволило исследователям создавать кристаллы особой формы внутри жидких кристаллов, чего раньше никогда не было.

Жидкие кристаллы | Предоставлено:Martelj / Викимедиа

Как ток, так и температура могут использоваться для манипулирования (или изменения цвета) только что созданного кристалла. Другими словами, ток или температура могут превратить одну синюю фазу в синюю фазу другого типа.

Значение

Это означает, что теперь у нас есть материал, способный реагировать на внешние раздражители и отражать свет определенных длин волн. Оптические свойства этого материала можно точно изменять.

А поскольку этим кристаллом внутри кристалла можно управлять с помощью напряжения, температуры или добавленных химикатов, его можно использовать для улучшения технологий отображения и сенсорных приложений.

Эти кристаллы требуют небольших колебаний напряжения или температуры для изменения цвета, поэтому устройства, построенные из таких материалов, будут потреблять значительно меньше энергии, чем существующие дисплеи.

Читать:Самая холодная жидкая вода из когда-либо зарегистрированных | Ниже -43 ° C

Исследование позволяет ученым управлять кристаллами в наномасштабе и использовать их для построения идеально однородных структур. Исследователи планируют экспериментировать с другими оптическими устройствами и материалами. Они будут использовать ту же технику для разработки еще более сложных систем.