Os cristais líquidos possibilitaram novas tecnologias, como telas de LCD, através de sua capacidade de refletir certos comprimentos de onda de cor.

Pesquisadores da Pritzker School of Molecular Engineering da University of Chicago e do Argonne National Laboratory desenvolveram uma maneira inovadora de esculpir um "cristal líquido dentro de um cristal". Esses novos cristais podem ser usados ​​para tecnologias de exibição de próxima geração ou sensores que consomem muito pouca energia.

Como esses cristais dentro dos cristais podem refletir a luz em certos comprimentos de onda que outros não podem, eles poderiam ser usados ​​para tecnologias de exibição melhores. Eles também podem ser manipulados com a temperatura, voltagem ou produtos químicos adicionados, o que os tornaria valiosos para aplicações de detecção. Mudanças de temperatura, por exemplo, resultaria em mudanças de cor. E porque tais mudanças exigiriam apenas pequenas variações de temperatura ou pequenas tensões, os dispositivos consumiriam muito pouca energia.

Integral à tecnologia

A orientação molecular dos cristais líquidos os torna úteis para os principais aspectos de muitas tecnologias de exibição. Eles também podem formar "cristais de fase azul, "em que as moléculas são organizadas em padrões altamente regulares que refletem a luz visível.

Cristais de fase azul têm as propriedades de líquidos e cristais, o que significa que eles são capazes de fluir e são flexíveis, enquanto exibe características altamente regulares que transmitem ou refletem a luz visível. Eles também têm melhores propriedades ópticas e um tempo de resposta mais rápido do que os cristais líquidos tradicionais, tornando-os um bom candidato para tecnologias ópticas.

Adicionalmente, as características responsáveis ​​por refletir a luz nos cristais da fase azul são separadas por distâncias relativamente grandes em comparação com os cristais tradicionais, como o quartzo. Os tamanhos maiores de recursos tornam mais fácil projetar as interfaces entre eles, um processo notoriamente difícil em materiais cristalinos tradicionais. Essas interfaces são importantes porque fornecem locais ideais para reações químicas e transformações mecânicas, e porque podem dificultar o transporte do som, energia, ou luz.

Criação de uma interface entre cristais

Para projetar uma interface de cristal de fase azul, os cientistas desenvolveram tecnologia que se baseia em superfícies quimicamente padronizadas nas quais os cristais líquidos são depositados, proporcionando assim um meio para manipular sua orientação molecular. Essa orientação é então amplificada pelo próprio cristal líquido, permitindo que um cristal de fase azul específico seja esculpido dentro de outro cristal de fase azul.

O processo, um resultado de previsões teóricas e experimentação para chegar ao design certo, permitiu-lhes criar formas específicas de cristal sob medida dentro dos cristais líquidos - um novo avanço.

Não apenas isso, o cristal recém-esculpido pode ser manipulado com temperatura e corrente para mudar de uma fase azul para outro tipo de fase azul, mudando assim a cor.

"Isso significa que o material pode alterar suas características ópticas com muita precisão, "disse o co-autor do artigo Juan de Pablo, o professor de engenharia molecular da família Liew, cientista sênior do Laboratório Nacional de Argonne, e um importante cientista de materiais poliméricos. "Agora temos um material que pode responder a estímulos externos e refletir luz em comprimentos de onda específicos para os quais não tínhamos boas alternativas antes."

Útil para tecnologias de exibição, sensores

Essa capacidade de manipular os cristais em uma escala tão pequena também permite que os pesquisadores os usem como modelos para fabricar estruturas perfeitamente uniformes em nanoescala, disse o co-autor Paul Nealey, o Brady W. Dougan Professor de Engenharia Molecular e um dos maiores especialistas do mundo em padronização de materiais orgânicos.

"Já estamos fazendo experiências com o cultivo de outros materiais e com dispositivos ópticos, "Nealey disse." Estamos ansiosos para usar este método para criar sistemas ainda mais complexos. "