Нова фаза рідких кристалів відкриває двері у всесвіт матеріалів

Більш ніж через 100 років після того, як пара фізиків-винахідників вперше запропонували нову фазу рідкого кристала, вченим з Університету Колорадо в Боулдері вдалося його створити, і вони були "приголомшені" його поведінкою. Ця нова "сегнетоэлектрическая нематическая" фаза довела свою високу чутливість до електричних полях, і, покращуючи розуміння її унікального поведінки, команда сподівається, що вона може привести до абсолютно нової всесвіту» матеріалів.

Витоки цього відкриття можна простежити на початку XX століття, коли нобелівські лауреати Петер Дебай і Макс Борн почали міркувати над новим типом рідких кристалів, що відрізняються акуратним розташуванням молекул, вирівняних в одному напрямку, а не випадковим чином спрямованих вліво або право.

Незабаром дослідники виявили тверді кристали, які демонстрували таку поведінку, з молекулами, вирівняними в однорідних напрямках і здатними перевертатися при впливі електричного поля. Ці "сегнетоелектричні" тверді кристали відзначили значний прогрес у матеріалах, але рідкокристалічна фаза, яка володіє такими ж характеристиками, до цих пір залишається неясною.

Нещодавно виявлена фаза являє собою форму нематического рідкого кристала, яка пропонує поєднання характеристик, подібних рідини і твердого тіла, які забезпечують деякі унікальні здібності, а саме здатність керувати світлом. Завдяки цьому вони становлять основу РК-екранів і допомагають вступити в еру портативних комп'ютерів.

Нематичні рідкі кристали складаються з стержнеобразных молекул, один кінець яких несе позитивний заряд, а інший - негативний. Типовий нематический рідкий кристал має випадковий асортимент, в якому половина цих молекул спрямована вліво, а інша половина - вправо. Ідея сегнетоелектричної нематической рідкої фази дозволить побачити ділянки цих молекул, що вказують в одному напрямку, поняття, зване полярним упорядкуванням.

Вчені з Дослідницького центру м'яких матеріалів Університету Колорадо в Боулдері експериментували з органічною молекулою під назвою RM734, яка, як було показано, демонструє звичайну нематичну рідкокристалічну фазу при високих температурах і іншу незвичайну фазу при більш низьких температурах.

Кольори знову відкритої фази зсуву рідких кристалів у вигляді невеликого електричного поляГраючи з цієї молекулою під мікроскопом, команда помітила, що при дії слабкого електричного поля на краях комірки, що містить рідкий кристал, почали з'являтися змішані яскраві кольори. Подальші дослідження показали, що ця фаза RM734 була в 100-1000 разів більш чутливі до електричних полів, ніж ваші звичайні нематичні рідкі кристали, і що ділянки вирівняних молекул утворилися спонтанно, коли вона охолоджувалася від більш високих температур.

"Це підтвердило, що ця фаза дійсно була сегнетоелектричної нематической рідиною", - говорить Ноель Кларк, професор фізики і керівник дослідницької групи.

При більш ретельному розгляді цих молекул вчені були «приголомшені» тим, наскільки акуратно вони були вирівняні, причому майже всі вони були спрямовані в одному напрямку. Співавтор Метт Глейзер каже, що сегнетоэлектрическая нематическая фаза рідкого кристала "відкриває двері у нову всесвіт матеріалів", яка може знайти свій шлях у нові типи екранів або комп'ютерних компонентів.

"Є 40 000 дослідних робіт за нематике, і майже в будь-якій з них ви бачите цікаві нові можливості, якщо нематик був сегнетоэлектрическим", - говорить Кларк.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що фізики допустили існування танцюючого кристала.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Технологии