Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor assistente Yuki Arakawa, Toyohashi University of Technology, tem moléculas semelhantes a bastonetes conjugadas a π com cristalização líquida com grupos alquiltio contendo enxofre, e desenvolveu moléculas de alta birrefringência que exibem cristal líquido nemático com alta fluidez em faixas de temperatura, incluindo a temperatura ambiente. Espera-se que esse design molecular ofereça um novo material de cristal líquido que contribui para a resolução de imagem de alta qualidade dos monitores de cristal líquido.

Os materiais de cristal líquido com alta birrefringência e constante dielétrica têm contribuído para reduzir a tensão de acionamento e melhorar a velocidade de resposta dos visores de cristal líquido (LC). Recentemente, várias abordagens foram tomadas para aplicar materiais LC de alta birrefringência a filmes refletores de luz polarizados circularmente de banda larga para filmes de aumento de brilho, ou para lasers LC colestric para oscilação contínua.

Em termos de praticidade, Os materiais LC precisam ser desenvolvidos formando fases LC em temperatura ambiente ou fixando o estado de orientação de LC. Contudo, melhorar a birrefringência e a constante dielétrica requer uma estrutura molecular anisotrópica e riqueza de elétrons, tornando um aumento na temperatura de transição de fase (especialmente ponto de fusão) inevitável devido a grandes forças intermoleculares. Resumidamente, é difícil formar um estado líquido-cristalino sob a temperatura ambiente.

O professor assistente Yuki Arakawa e sua equipe se interessaram por grupos alquiltio (SCmH2m + 1) que contêm enxofre, um componente de fontes termais e um dos poucos recursos excedentes que o Japão possui. Embora os grupos alquiltio tenham alta polarizabilidade e se espera que sejam um grupo substitutivo eficaz para a melhoria da birrefringência, apenas alguns casos bem-sucedidos de moléculas semelhantes a bastonetes com grupos alquiltio formando cristais líquidos foram relatados devido à sua dificuldade de cristalização.

O professor assistente Yuki Arakawa e sua equipe introduziram cadeias alquílicas substancialmente longas com cinco ou mais carbonos em um terminal de uma estrutura de difenilacetileno com grupos alquiltio para revelar que a cristalinidade líquida é exibida durante o processo de resfriamento. Isso é considerado devido ao fato de que, entre as moléculas alinhadas antiparalelamente, grupos alquil longos inibem o empacotamento cristalino molecular e, assim, permitem que as moléculas girem e se convertam enquanto mantêm sua orientação, o que eventualmente leva à formação de uma fase de cristal líquido. Além disso, a equipe observou um fenômeno onde o ponto de fusão diminuiu devido à grande curvatura e às propriedades de baixa doação de elétrons dos grupos alquiltio, e conseguiu desenvolver uma molécula que exibe cristalinidade líquida em faixas de temperatura, incluindo a temperatura ambiente. A alteração dos números de carbono em grupos alquiltio após a introdução de longas cadeias de alquil permite a formação de uma fase esmética altamente ordenada com uma estrutura de camada de alta viscosidade e uma fase nemática (N) com baixa viscosidade, o que é particularmente importante para aplicações ópticas. A comparação com análogos de oxigênio confirmou uma melhora significativa das propriedades ópticas.

"Houve apenas alguns relatos sobre moléculas de estrutura semelhante a bastonetes com grupos alquiltio exibindo fases cristalinas líquidas, e nenhum estudo revelou as características dessas moléculas, incluindo a razão pela qual eles tendem a não formar fases líquido-cristalinas. Estamos agora com o objetivo de utilizar as características de cada fase ao máximo para explorar várias propriedades físicas ópticas e eletrônicas, incluindo não apenas propriedades ópticas, mas também propriedades semicondutoras, "diz o professor assistente Arakawa.