Les cristaux liquides ont permis de nouvelles technologies, comme les écrans LCD, grâce à leur capacité à refléter certaines longueurs d'onde de couleur.

Des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering de l'Université de Chicago et du Argonne National Laboratory ont développé une méthode innovante pour sculpter un "cristal liquide dans un cristal". Ces nouveaux cristaux pourraient être utilisés pour des technologies d'affichage de nouvelle génération ou des capteurs qui consomment très peu d'énergie.

Parce que de tels cristaux-dans-cristaux peuvent réfléchir la lumière à certaines longueurs d'onde que d'autres ne peuvent pas, ils pourraient être utilisés pour de meilleures technologies d'affichage. Ils peuvent également être manipulés avec la température, tension ou produits chimiques ajoutés, ce qui les rendrait précieux pour les applications de détection. Changements de température, par exemple, entraînerait des changements de couleur. Et parce que de tels changements ne nécessiteraient que de légères variations de température ou de faibles tensions, les appareils consommeraient très peu d'énergie.

Intégré à la technologie

L'orientation moléculaire des cristaux liquides les rend utiles pour des aspects clés de nombreuses technologies d'affichage. Ils peuvent également former des "cristaux de phase bleue, " dans lequel les molécules sont organisées en motifs très réguliers qui réfléchissent la lumière visible.

Les cristaux de phase bleue ont les propriétés des liquides et des cristaux, ce qui signifie qu'ils sont capables de couler et sont flexibles, tout en présentant des caractéristiques très régulières qui transmettent ou réfléchissent la lumière visible. Ils ont également de meilleures propriétés optiques et un temps de réponse plus rapide que les cristaux liquides traditionnels, ce qui en fait un bon candidat pour les technologies optiques.

En outre, les caractéristiques responsables de la réflexion de la lumière dans les cristaux de phase bleue sont séparées par des distances relativement grandes par rapport aux cristaux traditionnels tels que le quartz. Les tailles de fonctionnalités plus grandes facilitent la conception des interfaces entre elles, un processus notoirement difficile dans les matériaux cristallins traditionnels. De telles interfaces sont importantes car elles fournissent des sites idéaux pour les réactions chimiques et les transformations mécaniques, et parce qu'ils peuvent entraver le transport du son, énergie, ou lumière.

Créer une interface entre les cristaux

Pour concevoir une interface de cristal de phase bleue, les scientifiques ont développé une technologie qui s'appuie sur la structuration chimique des surfaces sur lesquelles se déposent les cristaux liquides, fournissant ainsi un moyen de manipuler leur orientation moléculaire. Cette orientation est ensuite amplifiée par le cristal liquide lui-même, permettant à un cristal de phase bleue particulier d'être sculpté dans un autre cristal de phase bleue.

Le processus, un résultat de prédictions théoriques et d'expérimentation pour arriver à la bonne conception, leur a permis de créer des formes cristallines spécifiques sur mesure dans les cristaux liquides, une nouvelle percée.

Non seulement que, le cristal nouvellement sculpté pourrait être manipulé à la fois avec la température et le courant pour passer d'une phase bleue à un autre type de phase bleue, changeant ainsi de couleur.

"Cela signifie que le matériau peut modifier ses caractéristiques optiques très précisément, " a déclaré le co-auteur de l'article Juan de Pablo, le professeur de la famille Liew en génie moléculaire, scientifique senior au Laboratoire National d'Argonne, et un scientifique de premier plan en matériaux polymères. "Nous avons maintenant un matériau qui peut répondre aux stimuli externes et réfléchir la lumière à des longueurs d'onde particulières pour lesquelles nous n'avions pas de bonnes alternatives auparavant."

Utile pour les technologies d'affichage, capteurs

Cette capacité à manipuler les cristaux à une si petite échelle permet également aux chercheurs de les utiliser comme modèles pour fabriquer des structures parfaitement uniformes à l'échelle nanométrique, a déclaré le co-auteur Paul Nealey, le professeur Brady W. Dougan de génie moléculaire et l'un des plus grands experts mondiaux de la structuration des matériaux organiques.

"Nous expérimentons déjà la culture d'autres matériaux et expérimentons avec des dispositifs optiques, " a déclaré Nealey. " Nous sommes impatients d'utiliser cette méthode pour créer des systèmes encore plus complexes. "