Chimistes de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, en collaboration avec des partenaires tchèques, ont synthétisé et étudié de nouveaux polymères photochromiques à cristaux liquides. Ces polymères combinent les propriétés optiques des cristaux liquides avec les propriétés mécaniques des polymères. Ils changent rapidement d'orientation moléculaire sous l'influence de champs externes et forment des revêtements, films et détails de forme complexe. Un avantage important de tels systèmes par rapport aux cristaux liquides de faible masse moléculaire est qu'à température ambiante, les polymères à cristaux liquides existent à l'état vitreux, avec une orientation moléculaire fixe.

Les polymères cristaux liquides comprennent des molécules à haute masse moléculaire, appelées macromolécules. Ils sont en forme de peigne, ce qui implique que les fragments d'azobenzène rigides photosensibles (C 6 H 5 N=NC 6 H 5 ) sont attachés à la chaîne polymère souple principale à l'aide d'entretoises, composé de CH 2 moitiés. Ces fragments s'efforcent d'être séquencés et pourraient former une grande variété de « packs », à savoir, phases de cristal liquide. Lorsque la lumière frappe de tels polymères, les groupes azobenzène s'isomérisent, ce qui entraîne une altération des propriétés optiques des polymères. De tels polymères sont dits photochromiques.

Les scientifiques ont porté une attention particulière aux processus de photoisomérisation et de photo-orientation. La photoisomérisation est le réarrangement des liaisons à l'intérieur d'une molécule de polymère sous l'influence de la lumière. Dans cette étude, la photo-orientation est l'altération de l'orientation des fragments d'azobenzène en forme de bâtonnet avec une lumière polarisée plane, dont la direction détermine le champ électrique. Lorsqu'il est exposé à une lumière polarisée, les fragments d'azobenzène changent d'angle au cours des cycles de photoisomérisation. Cela se produit jusqu'à ce que leur orientation devienne perpendiculaire au plan de polarisation de la lumière incidente et que les fragments ne soient plus capables d'absorber la lumière. Le processus de photo-orientation permet non seulement aux chercheurs de modifier l'orientation des fragments d'azobenzène de macromolécules, mais provoque aussi le dichroïsme et la biréfringence. Le dichroïsme est la différence d'intensité de l'absorption de la lumière polarisée dans des directions orthogonales. La biréfringence fait référence à un faisceau lumineux se divisant en deux composantes avec une polarisation orthogonale (perpendiculaire) ; la direction de l'un de ces composants ne change pas, tandis que le deuxième faisceau est réfracté.

Alexeï Bobrovski, l'un des auteurs de l'article, dit, "L'idée clé de notre projet est d'étudier comment la structure chimique de nouveaux polymères photochromiques à cristaux liquides en forme de peigne influence leur comportement de phase et leurs propriétés photooptiques. Les processus de photoisomérisation et de photo-orientation nous permettent de contrôler le comportement de phase et les propriétés optiques de la systèmes élaborés."

Selon les auteurs, la tâche la plus importante était d'étudier les propriétés photo-optiques et le photochromisme des polymères obtenus. Cette étape a été divisée en deux parties :irradiation des films polymères par une lumière UV non polarisée, au cours de laquelle la photoisomérisation (à savoir, réarrangement des communications intermoléculaires) a eu lieu. Et la deuxième partie impliquait une irradiation par une lumière polarisée résultant en une photo-orientation.

Alexey Bobrovsky observe que l'article concerne un cycle majeur de projets consacrés aux processus photoinduits dans les polymères à cristaux liquides photochromiques. Le scientifique dit, "La photoisomérisation et la photo-orientation ont des applications pour les matériaux dits intelligents. Ils réagissent à tous les stimuli externes et pourraient être utilisés pour l'enregistrement d'informations, stockage et transfert, ainsi que dans des dispositifs optiques de complexité diverse. Ces polymères précis ne sont pas pratiques dans un scénario réel, car ils sont trop chers et leur synthèse est assez compliquée. D'autre part, vous ne pouvez pas toujours prédire quels systèmes auront des applications à l'avenir."