I cristalli liquidi hanno permesso nuove tecnologie, come schermi LCD, grazie alla loro capacità di riflettere determinate lunghezze d'onda di colore.

I ricercatori della Pritzker School of Molecular Engineering dell'Università di Chicago e dell'Argonne National Laboratory hanno sviluppato un modo innovativo per scolpire un "cristallo liquido all'interno di un cristallo". Questi nuovi cristalli potrebbero essere utilizzati per tecnologie di visualizzazione o sensori di nuova generazione che consumano pochissima energia.

Poiché tali cristalli all'interno dei cristalli possono riflettere la luce a determinate lunghezze d'onda che altri non possono, potrebbero essere utilizzati per migliori tecnologie di visualizzazione. Possono anche essere manipolati con la temperatura, tensione o sostanze chimiche aggiunte, che li renderebbe preziosi per le applicazioni di rilevamento. Cambiamenti di temperatura, Per esempio, comporterebbe cambiamenti di colore. E poiché tali cambiamenti richiederebbero solo lievi variazioni di temperatura o piccole tensioni, i dispositivi consumerebbero pochissima energia.

Integrale alla tecnologia

L'orientamento molecolare dei cristalli liquidi li rende utili per aspetti chiave di molte tecnologie di visualizzazione. Possono anche formare "cristalli di fase blu, " in cui le molecole sono organizzate in schemi molto regolari che riflettono la luce visibile.

I cristalli in fase blu hanno le proprietà sia dei liquidi che dei cristalli, nel senso che sono in grado di fluire e sono flessibili, mentre esibisce caratteristiche altamente regolari che trasmettono o riflettono la luce visibile. Hanno anche migliori proprietà ottiche e un tempo di risposta più rapido rispetto ai tradizionali cristalli liquidi, rendendoli un buon candidato per le tecnologie ottiche.

Inoltre, le caratteristiche responsabili della riflessione della luce nei cristalli di fase blu sono separate da distanze relativamente grandi rispetto ai cristalli tradizionali come il quarzo. Le dimensioni maggiori delle caratteristiche rendono più facile progettare le interfacce tra di loro, un processo notoriamente difficile nei materiali cristallini tradizionali. Tali interfacce sono importanti perché forniscono siti ideali per reazioni chimiche e trasformazioni meccaniche, e poiché possono ostacolare il trasporto del suono, energia, o luce.

Creare un'interfaccia tra i cristalli

Per progettare un'interfaccia a cristalli di fase blu, gli scienziati hanno sviluppato una tecnologia che si basa su superfici modellate chimicamente su cui si depositano cristalli liquidi, fornendo così un mezzo per manipolare il loro orientamento molecolare. Tale orientamento viene poi amplificato dal cristallo liquido stesso, consentendo di scolpire un particolare cristallo di fase blu all'interno di un altro cristallo di fase blu.

Il processo, un risultato di previsioni teoriche e sperimentazioni per arrivare alla giusta progettazione, ha permesso loro di creare forme di cristallo su misura specifiche all'interno dei cristalli liquidi, una nuova svolta.

Non solo quello, il cristallo appena scolpito potrebbe essere manipolato sia con la temperatura che con la corrente per passare da una fase blu a un altro tipo di fase blu, cambiando così colore.

"Ciò significa che il materiale può cambiare le sue caratteristiche ottiche in modo molto preciso, ", ha affermato il coautore Juan de Pablo, il professore di ingegneria molecolare della famiglia Liew, scienziato senior presso l'Argonne National Laboratory, e un importante scienziato dei materiali polimerici. "Ora abbiamo un materiale in grado di rispondere a stimoli esterni e riflettere la luce a particolari lunghezze d'onda per le quali prima non avevamo buone alternative".

Utile per le tecnologie di visualizzazione, sensori

Questa capacità di manipolare i cristalli su una scala così piccola consente anche ai ricercatori di usarli come modelli per fabbricare strutture perfettamente uniformi su scala nanometrica, ha detto il coautore Paul Nealey, il professore Brady W. Dougan di ingegneria molecolare e uno dei maggiori esperti mondiali di modelli di materiali organici.

"Stiamo già sperimentando la coltivazione di altri materiali e sperimentando dispositivi ottici, " Ha detto Nealey. "Non vediamo l'ora di utilizzare questo metodo per creare sistemi ancora più complessi".