Een team van het Instituut voor Wetenschappelijk en Industrieel Onderzoek van de Universiteit van Osaka heeft met ongekende precisie de optische parameters van cellulosemoleculen bepaald. Ze ontdekten dat de intrinsieke dubbele breking van cellulose, die beschrijft hoe een materiaal anders reageert op licht van verschillende oriëntaties, is krachtig genoeg om te worden gebruikt in optische displays, zoals flexibele schermen of elektronisch papier.

Cellulose is een oud materiaal dat op het punt staat een grote comeback te maken. Het wordt al millennia gebruikt als het hoofdbestanddeel van papieren boeken, katoenen kleding, en nata de coco, een tropisch dessert gemaakt van kokoswater. Terwijl boeken gemaakt van dode bomen en gewone oude overhemden misschien passé lijken in een wereld die steeds meer wordt gevuld met tablets en smartphones, onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben aangetoond dat cellulose misschien precies is wat nodig is om onze moderne elektronische schermen goedkoper en scherper te maken, levendigere beelden.

Cellulose, een natuurlijk voorkomend polymeer, bestaat uit vele lange moleculaire ketens. Door zijn stijfheid en sterkte, cellulose helpt de structurele integriteit van de celwanden in planten te behouden. Het vormt ongeveer 99% van de nanovezels waaruit nata de coco bestaat, en helpt bij het creëren van zijn unieke en smakelijke textuur.

Het team van de Osaka University behaalde betere resultaten met behulp van unidirectioneel uitgelijnde cellulose-nanovezelfilms die zijn gemaakt door hydrogels van nata de coco met verschillende snelheden uit te rekken. Nata de coco nanovezels zorgen ervoor dat de celluloseketens recht zijn op moleculair niveau, en dit is nuttig voor de precieze bepaling van de intrinsieke dubbele breking - dat wil zeggen, de maximale dubbele breking van volledig verlengde polymeerketens. De onderzoekers konden de dubbele breking ook nauwkeuriger meten door verbeteringen in de methode. "Met behulp van monsters en methoden van hoge kwaliteit, we waren in staat om de inherente dubbele breking van cellulose betrouwbaar te bepalen, waarvoor eerder zeer verschillende waarden waren geschat, ", zegt senior auteur Masaya Nogi.

De belangrijkste toepassing die de onderzoekers voor ogen hebben, is als lichtcompensatiefilms voor liquid crystal displays (LCD's), omdat ze werken door de helderheid van pixels te regelen met filters die slechts één richting van het licht doorlaten. Mogelijk, elke smartphone, computer, of televisie met een lcd-scherm kan een verbeterd contrast zien, samen met verminderde kleuroneffenheden en lichtlekkage door de toevoeging van cellulose-nanovezelfilms.

"Cellulose-nanovezels zijn veelbelovende lichtcompensatiematerialen voor opto-elektronica, zoals flexibele displays en elektronisch papier, omdat ze tegelijkertijd een goede transparantie hebben, flexibiliteit, dimensionale stabiliteit, en thermische geleidbaarheid, ", zegt hoofdauteur Kojiro Uetani. "Zoek dus naar dit oude materiaal in je toekomstige hightech-apparaten."