液晶使新技术成为可能,如LCD屏幕,通过它们能够反射特定的颜色波长。
芝加哥大学普利兹克分子工程学院和阿贡国家实验室的研究人员开发了一种创新的方法来雕刻“水晶中的水晶”。这些新晶体可用于新一代显示技术或能耗极低的传感器。
因为这种晶体内的晶体可以反射某些波长的光,而其他晶体则不能,所以它们可以用于更好的显示技术。它们还可以通过温度、电压或添加的化学物质进行操作,这将使它们具有传感应用的价值。例如,温度的变化会导致颜色的变化。由于这种变化只需要轻微的温度变化或很小的电压,所以这些设备消耗的能量非常少。
积分技术
液晶的分子取向使得它们在许多显示技术的关键方面都很有用。它们还可以形成“蓝相晶体”,其中分子以高度规则的模式排列,反射可见光。
蓝相晶体具有液体和晶体的特性,这意味着它们能够流动和柔韧,同时表现出高度规则的特性,可以传输或反射可见光。与传统的液晶相比,它们还具有更好的光学性能和更快的响应时间,使它们成为光学技术的良好候选。
此外,与石英等传统晶体相比,蓝色相位晶体中负责反射光的特征被分隔得比较远。更大的特征尺寸使得设计它们之间的界面变得更容易,这在传统的晶体材料中是出了名的困难。这些界面很重要,因为它们为化学反应和机械转换提供了理想的场所,而且它们可以阻碍声音、能量或光的传输。
在晶体之间创建一个接口
为了设计一个蓝相晶体界面,科学家们开发了一种技术,这种技术依赖于液晶沉积表面的化学模式,从而提供了一种手段来操纵它们的分子方向。该方向然后被液晶本身放大,允许一个特定的蓝色相位晶体被雕刻在另一个蓝色相位晶体内。
这个过程是理论预测和实验的结果,最终得到了正确的设计,使他们能够在液晶中创造出特定的定制晶体形状——这是一个新的突破。
不仅如此,新雕刻的水晶可以被温度和电流控制,从一种蓝色相转变为另一种蓝色相,从而改变颜色。
“这意味着这种材料可以非常精确地改变它的光学特性,”论文的合著者胡安·德·帕布罗说。“我们现在有了一种可以对外部刺激做出反应并反射特定波长光线的材料,这是我们以前没有好的选择。”
用于显示技术,传感器
这种能力来操纵晶体在这样一个小规模还允许研究人员使用他们作为制造完美统一的模板结构在纳米尺度上,保罗•尼利(Paul Nealey)合著者说布雷迪w .杜德恒分子工程学教授和一个世界领先的专家模式的有机材料。
“我们已经在试验种植其他材料和光学设备,”Nealey说。“我们期待着用这种方法创造出更复杂的系统。”