I cristalli liquidi forniscono già la base per tecnologie di successo come i display LCD e i ricercatori continuano a creare tipi specifici di cristalli liquidi per dispositivi e applicazioni ottici ancora migliori.

Juan de Pablo, professore di ingegneria molecolare della famiglia Liew presso la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) dell'Università di Chicago, e il suo team hanno ora trovato un modo per creare e stabilizzare i cosiddetti "cristalli liquidi in fase blu", che hanno le proprietà sia dei liquidi che dei cristalli e in alcuni casi possono riflettere la luce visibile meglio dei normali cristalli liquidi.

I risultati, pubblicati su ACS Nano , potrebbe portare a nuove tecnologie ottiche con tempi di risposta migliori.

Un nuovo metodo per stabilizzare i cristalli di fase blu

Grazie al loro orientamento molecolare uniforme, i cristalli liquidi sono già alla base di molte tecnologie di visualizzazione, comprese quelle dei display digitali per computer e televisori. In questa ricerca, de Pablo e il suo team erano interessati ai cristalli liquidi chirali, che hanno una certa "mano" asimmetrica, come la mano destra o la mano sinistra, che consente loro di mostrare una gamma più ampia e interessante di comportamenti ottici.

È importante sottolineare che questi cristalli possono formare cristalli di fase blu, che a causa della loro struttura unica, possono riflettere la luce blu e verde e possono essere accesi e spenti in modo incredibilmente rapido. Ma questi cristalli esistono solo in un piccolo intervallo di temperature e sono intrinsecamente instabili:riscaldarli anche di un grado può distruggerne le proprietà. Ciò ha limitato il loro utilizzo nelle tecnologie.

Attraverso simulazioni ed esperimenti, il team è stato in grado di stabilizzare i cristalli della fase blu attraverso la formazione delle cosiddette doppie emulsioni. Hanno usato una piccola goccia centrale di una soluzione a base d'acqua circondata da una goccia esterna di un cristallo liquido chirale oleoso, creando così una struttura "nucleo e guscio". Quella struttura era essa stessa sospesa in un altro liquido a base d'acqua, non miscibile con il cristallo liquido. Nell'appropriato intervallo di temperature, sono stati in grado di intrappolare il cristallo liquido chirale nel guscio in uno stato di "fase blu". Hanno quindi formato una rete polimerica all'interno del guscio, che ha stabilizzato il cristallo blu senza distruggerne le proprietà.

Creare cristalli perfetti

Il team ha quindi dimostrato di poter modificare la temperatura del cristallo della fase blu di 30 gradi senza distruggerlo. Non solo, il processo ha formato cristalli di fase blu perfetti e uniformi, che hanno permesso ai ricercatori di prevedere e controllare meglio il loro comportamento.

"Ora che comprendiamo questi materiali e possiamo controllarli, possiamo trarre vantaggio dalle loro proprietà ottiche uniche", ha affermato de Pablo. "Il passaggio successivo è implementarli in dispositivi e sensori per dimostrarne l'utilità."

Le potenziali applicazioni includono tecnologie di visualizzazione che potrebbero essere attivate e disattivate con variazioni molto piccole di dimensioni, temperatura o esposizione alla luce, o sensori in grado di rilevare le radiazioni entro una determinata lunghezza d'onda. + Esplora ulteriormente

I cristalli liquidi creano sensori che cambiano colore di facile lettura