I cristalli liquidi sono materiali unici che presentano proprietà sia dei liquidi che dei cristalli. Sono comunemente impiegati nei display a cristalli liquidi (LCD) per la loro capacità di cambiare la direzione della luce polarizzata, con conseguenti cambiamenti di luminosità e colore. Tuttavia, controllare la struttura dei cristalli liquidi è sempre stato un compito impegnativo.
Il team AIST, guidato dal Dr. Hirotsugu Kikuchi e dal Dr. Masanori Ozaki, ha ideato un approccio ingegnoso che combina luce ed campi elettrici per controllare con precisione la struttura dei cristalli liquidi. Il loro metodo utilizza un fascio di luce modellato, diviso in due fasci con polarizzazioni ortogonali. Questi raggi vengono poi focalizzati su uno strato di cristalli liquidi, creando uno schema di interferenza.
Fondamentalmente, lo schema di interferenza generato dai due fasci di luce crea un campo elettrico spazialmente variabile all’interno dello strato di cristalli liquidi. Questo campo elettrico esercita forze sulle molecole di cristalli liquidi, facendole allineare in direzioni specifiche. Di conseguenza, le molecole di cristalli liquidi formano schemi intricati, che possono essere controllati con precisione regolando l'intensità e la polarizzazione dei raggi luminosi e la forza del campo elettrico.
I ricercatori hanno dimostrato la versatilità della loro tecnica creando vari modelli di cristalli liquidi, tra cui strisce, griglie e persino complesse strutture a spirale. Hanno inoltre dimostrato che i modelli possono essere controllati dinamicamente in tempo reale modificando i parametri della luce e del campo elettrico.
Questo risultato rivoluzionario ha implicazioni significative per numerose applicazioni. Potrebbe portare a progressi nella tecnologia LCD, consentendo la creazione di display ad alta risoluzione con angoli di visione e rapporti di contrasto migliorati. Inoltre, apre nuove possibilità per dispositivi ottici come la guida del raggio, i modulatori spaziali della luce e le lenti sintonizzabili.
Oltre al campo dell’ottica, la capacità di controllare con precisione la struttura dei cristalli liquidi potrebbe avere implicazioni più ampie nella scienza dei materiali, nella microfluidica e persino nella biotecnologia. Il lavoro pionieristico del team AIST rappresenta un'importante pietra miliare nel campo della ricerca sui cristalli liquidi e delle sue potenziali applicazioni.
