Os cristais líquidos são materiais fascinantes que exibem propriedades tanto de líquidos quanto de cristais. Eles consistem em moléculas longas em forma de bastão que podem se alinhar de várias maneiras, dando origem a diferentes propriedades ópticas. Os cristais líquidos são usados em uma ampla gama de aplicações, incluindo monitores, lasers e sensores.
Uma das propriedades mais importantes dos cristais líquidos é a sua capacidade de formar estruturas ordenadas. Essa ordenação é essencial para as propriedades ópticas dos materiais e sua capacidade de funcionar como displays e outros dispositivos.
Como exatamente a ordem aparece pela primeira vez nos cristais líquidos tem sido um tema de debate e pesquisa há décadas. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) usou uma poderosa técnica de raios X para capturar as primeiras imagens diretas do processo de pedido, uma descoberta que pode levar a novos e dispositivos aprimorados baseados em cristal líquido.
O estudo foi publicado na revista Nature Communications.
Os pesquisadores usaram uma técnica chamada espectroscopia de correlação de fótons de raios X (XPCS) para estudar o processo de ordenação em cristais líquidos. XPCS é uma técnica que permite aos pesquisadores medir a dinâmica dos materiais em nanoescala.
Em seus experimentos, os pesquisadores aqueceram uma amostra de cristal líquido a uma temperatura logo abaixo do ponto em que passaria de uma fase líquida para uma fase cristalina. Eles então usaram o XPCS para medir as flutuações na densidade das moléculas de cristal líquido à medida que elas começaram a se ordenar em uma estrutura cristalina.
As medições XPCS dos pesquisadores revelaram que o processo de ordenação em cristais líquidos ocorre em duas etapas. Na primeira etapa, as moléculas formam pequenos aglomerados ordenados que são distribuídos aleatoriamente por todo o líquido. Na segunda etapa, esses pequenos aglomerados crescem e se fundem, formando eventualmente um único cristal grande e ordenado.
Os pesquisadores acreditam que a formação de aglomerados antes da formação de um único cristal se deve ao fato das moléculas de cristal líquido terem forte tendência de se alinharem com suas vizinhas. Esta tendência de alinhamento leva à formação de pequenos aglomerados ordenados, que atuam como locais de nucleação para o crescimento do único cristal.
As descobertas dos pesquisadores têm implicações importantes para o projeto e desenvolvimento de dispositivos baseados em cristais líquidos. Ao compreender como a ordem aparece pela primeira vez nos cristais líquidos, os pesquisadores podem controlar melhor as propriedades ópticas desses materiais e projetar dispositivos que tenham melhor desempenho.
Referências
O artigo pode ser encontrado aqui:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36317-0
Um artigo de notícias acessível da Universidade do Colorado, Boulder pode ser encontrado aqui:https://www.colorado.edu/today/2023/03/14/ordering-liquid-crystals-revealed
