Революционный дизайн «кристалл в кристалле» из жидких кристаллов обещает ультраэкономные дисплеи

Жидкие кристаллы и Blue Phase Crystals

Жидкий кристалл — мезофаза между жидкостью и твердым кристаллом: текучесть жидкости + упорядоченность кристалла. Используются в дисплеях (LCD) и модуляторах света.

Команда Чикагского университета разработала метод лепить «кристалл в кристалле» из жидких кристаллов — для следующего поколения дисплеев и сенсоров с радикально ниже потреблением энергии.

Blue Phase Crystals (BPC)

Молекулярная ориентация жидких кристаллов позволяет отражать видимый свет. В BPC молекулы образуют высокорегулярные структуры, отражающие/пропускающие свет. BPC: быстрее отклик, лучшие оптические свойства, чем обычные ЖК.

Признаки отражения света в BPC разделены большими расстояниями (до 300 диаметров молекул vs несколько атомов) — их границы легко инженерировать. Границы отвечают за химические реакции, мехпреобразования, задержку звука/света/энергии. Идеальные для оптических технологий.

Лепка кристалла другим кристаллом

Разработана литографическая технология инженерии границ BPC. Химически паттернированные поверхности наносят жидкие кристаллы и управляют их ориентацией. Жидкий кристалл сам усиливает ориентацию, позволяя вылепить один синий кристалл внутри другого. Достигнуто создание заданных форм кристаллов внутри ЖК — впервые.

И ток, и температура могут менять цвет/фазу вылепленного кристалла (переключение одного синего фаза в другую).

Значение

Материал реагирует на внешние стимулы (напряжение, температура, химия) и отражает свет на определенных длинах волн. Оптические свойства точны управляемы.

Малые изменения напряжения/температуры меняют цвет → устройства на таком материале будут потреблять значительно меньше энергии, чем существующие дисплеи.

Исследование позволяет манипулировать кристаллами в наномасштабе, создавать идеально однородные структуры. Планы: эксперименты с другими оптическими устройствами и материалами, более сложные системы.