In een doorbraak die zou kunnen leiden tot nieuwe optische apparaten, zelfherstellende materialen en dynamische displays, hebben materiaalwetenschappers van de University of California, Berkeley, een manier ontwikkeld om vloeibare kristallen op commando van vorm te laten veranderen.

Vloeibare kristallen zijn materialen die als vloeistoffen stromen, maar de moleculaire structuur van kristallen hebben. Ze worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder liquid crystal displays (LCD's), omdat ze gemakkelijk van een heldere naar een troebele toestand kunnen worden geschakeld door een elektrisch veld aan te leggen.

De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, laat zien dat het door kleine hoeveelheden van bepaalde polymeren aan vloeibare kristallen toe te voegen mogelijk is om ze op een gecontroleerde manier van vorm te laten veranderen. De onderzoekers waren in staat vloeibare kristallen druppeltjes, staafjes en andere vormen te laten vormen, en tussen deze vormen te schakelen door de temperatuur of het elektrische veld te veranderen.

Deze ontdekking heeft het potentieel om een ​​breed scala aan technologieën radicaal te veranderen. Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om nieuwe optische apparaten te creëren die op verzoek van vorm kunnen veranderen, zoals adaptieve lenzen of schakelbare spiegels. Het kan ook worden gebruikt om zelfherstellende materialen te ontwikkelen die zichzelf kunnen herstellen door van vorm te veranderen, of om dynamische displays te ontwikkelen die hun afbeeldingen of kleuren in realtime kunnen veranderen.

"We zijn erg enthousiast over het potentieel van deze ontdekking", zegt hoofdauteur Quan Li, een afgestudeerde student aan de afdeling Materials Science and Engineering aan UC Berkeley. "Wij geloven dat dit nieuwe mogelijkheden kan bieden voor een breed scala aan toepassingen."

De onderzoekers proberen nu de onderliggende fysica van dit fenomeen te begrijpen en andere manieren te onderzoeken om de vormveranderende eigenschappen van vloeibare kristallen te controleren.

"We beginnen nog maar net de oppervlakte te verkennen van wat mogelijk is met deze nieuwe technologie", zegt senior auteur professor Nitin Goloksuz, materiaalwetenschapper en ingenieur aan UC Berkeley. "Wij zijn benieuwd welke nieuwe en innovatieve toepassingen er ontwikkeld kunnen worden."

De studie werd ondersteund door de National Science Foundation en de Camille en Henry Dreyfus Foundation.