Vloeibare kristallen vormen al de basis voor succesvolle technologieën zoals lcd-schermen, en onderzoekers blijven specifieke soorten vloeibare kristallen creëren voor nog betere optische apparaten en toepassingen.

Juan de Pablo, Liew Family Professor of Molecular Engineering aan de Pritzker School of Molecular Engineering (PME) aan de Universiteit van Chicago, en zijn team hebben nu een manier gevonden om zogenaamde "blauwe fase-vloeibare kristallen" te creëren en te stabiliseren. de eigenschappen van zowel vloeistoffen als kristallen, en kunnen in sommige gevallen zichtbaar licht beter weerkaatsen dan gewone vloeibare kristallen.

De resultaten, gepubliceerd in ACS Nano , zou kunnen leiden tot nieuwe optische technologieën met betere responstijden.

Een nieuwe methode voor het stabiliseren van blauwe fasekristallen

Dankzij hun uniforme moleculaire oriëntatie vormen vloeibare kristallen al de basis voor veel weergavetechnologieën, waaronder die in digitale displays voor computers en televisies. In dit onderzoek waren de Pablo en zijn team geïnteresseerd in chirale vloeibare kristallen, die een zekere asymmetrische "handigheid" hebben - zoals rechtshandigheid of linkshandigheid - waardoor ze een breder en interessanter scala aan optisch gedrag kunnen vertonen.

Belangrijk is dat deze kristallen blauwe fasekristallen kunnen vormen, die vanwege hun unieke structuur blauw en groen licht kunnen weerkaatsen en ongelooflijk snel kunnen worden in- en uitgeschakeld. Maar deze kristallen bestaan ​​slechts in een klein temperatuurbereik en zijn inherent onstabiel:zelfs één graad opwarmen kan hun eigenschappen vernietigen. Dat heeft hun gebruik in technologieën beperkt.

Door simulatie en experimenten was het team in staat de blauwe fasekristallen te stabiliseren door de vorming van zogenaamde dubbele emulsies. Ze gebruikten een kleine kerndruppel van een oplossing op waterbasis, omringd door een buitenste druppel van een olieachtig chiraal vloeibaar kristal, waardoor een "kern en omhulsel" -structuur ontstond. Die structuur was zelf gesuspendeerd in een andere vloeistof op waterbasis, niet mengbaar met het vloeibare kristal. Over het juiste temperatuurbereik waren ze in staat om het chirale vloeibare kristal in de schaal in een "blauwe fase" staat op te sluiten. Vervolgens vormden ze een polymeernetwerk in de schaal, dat het blauwe kristal stabiliseerde zonder zijn eigenschappen te vernietigen.

Perfecte kristallen maken

Het team toonde vervolgens aan dat ze de temperatuur van het blauwe fasekristal met 30 graden konden veranderen zonder het te vernietigen. Niet alleen dat, het proces vormde perfecte, uniforme blauwe fasekristallen, waardoor de onderzoekers hun gedrag beter konden voorspellen en beheersen.

"Nu we deze materialen begrijpen en ze kunnen beheersen, kunnen we profiteren van hun unieke optische eigenschappen", zei de Pablo. "De volgende stap is om ze in apparaten en sensoren in te zetten om hun nut aan te tonen."

Mogelijke toepassingen zijn onder meer weergavetechnologieën die kunnen worden in- en uitgeschakeld met zeer kleine veranderingen in grootte, temperatuur of blootstelling aan licht, of sensoren die straling binnen een bepaalde golflengte kunnen detecteren. + Verder verkennen

Vloeibare kristallen creëren gemakkelijk leesbare, van kleur veranderende sensoren