Les caméléons sont célèbres pour leurs capacités de changement de couleur. Selon leur température corporelle ou leur humeur, leur système nerveux dirige le tissu cutané qui contient des nanocristaux pour se dilater ou se contracter, changer la façon dont les nanocristaux réfléchissent la lumière et transformer la peau du reptile en un arc-en-ciel de couleurs.

Inspiré par cela, Des scientifiques de la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) de l'Université de Chicago ont développé un moyen d'étirer et de tendre les cristaux liquides pour générer différentes couleurs.

En créant un mince film de polymère rempli de gouttelettes de cristaux liquides puis en le manipulant, ils ont déterminé les bases d'un système de détection de changement de couleur qui pourrait être utilisé pour les revêtements intelligents, capteurs, et même de l'électronique portable.

La recherche, dirigé par Juan de Pablo, Professeur de la famille Liew en génie moléculaire, a été publié le 10 juillet dans la revue Avancées scientifiques .

Étirement de liquide à l'aide de films minces

Cristaux liquides, qui présentent des orientations moléculaires distinctes, sont déjà à la base de nombreuses technologies d'affichage. Mais de Pablo et son équipe se sont intéressés aux cristaux liquides chiraux, qui ont des rebondissements et une certaine « handedness » asymétrique - comme le droitier ou le gaucher - qui leur permet d'avoir des comportements optiques plus intéressants.

Ces cristaux peuvent également former ce qu'on appelle des "cristaux de phase bleue, " qui ont les propriétés à la fois des liquides et des cristaux et peuvent dans certains cas mieux transmettre ou réfléchir la lumière visible que les cristaux liquides eux-mêmes.

Les chercheurs savaient que ces cristaux pouvaient potentiellement être manipulés pour produire une large gamme d'effets optiques s'ils étaient étirés ou tendus, mais ils savaient aussi qu'il n'est pas possible d'étirer ou de filtrer un liquide directement. Au lieu, ils ont placé de minuscules gouttelettes de cristaux liquides dans un film polymère.

"De cette façon, nous pourrions encapsuler des cristaux liquides chiraux et les déformer de manière très spécifique, moyens très contrôlés, " a déclaré de Pablo. " Cela vous permet de comprendre les propriétés qu'ils peuvent avoir et les comportements qu'ils présentent. "

Création de capteurs de température et de contrainte

En faisant cela, les chercheurs ont découvert beaucoup plus de phases différentes (configurations moléculaires des cristaux) que celles connues auparavant. Ces phases produisent différentes couleurs en fonction de la façon dont elles sont étirées ou tendues, ou même lorsqu'ils subissent des changements de température.

"Maintenant, les possibilités sont vraiment ouvertes à l'imagination, " a déclaré de Pablo. " Imaginez utiliser ces cristaux dans un textile qui change de couleur en fonction de votre température, ou change de couleur là où vous pliez le coude."

Un tel système pourrait également être utilisé pour mesurer la contrainte dans les ailes d'avion, par exemple, ou pour discerner des changements infimes de température dans une pièce ou un système.

Les changements de couleur offrent un excellent moyen de mesurer quelque chose à distance, sans avoir besoin d'aucune sorte de contact, dit de Pablo.

« Vous pouvez simplement regarder la couleur de votre appareil et savoir à quel point ce matériau ou appareil est soumis à une contrainte et prendre des mesures correctives si nécessaire, " dit-il. " Par exemple, si une structure est trop sollicitée, vous pouviez voir la couleur changer tout de suite et la fermer pour la réparer. Ou si un patient ou un athlète met trop de pression sur une partie du corps en particulier lorsqu'il bouge, ils pourraient porter un tissu pour le mesurer et ensuite essayer de le corriger."

Bien que les chercheurs aient manipulé les matériaux avec la contrainte et la température, il y a aussi le potentiel de les affecter avec la tension, champs magnétiques, et champs acoustiques, il a dit, ce qui pourrait conduire à de nouveaux types d'appareils électroniques fabriqués à partir de ces cristaux.

"Maintenant que nous avons la science fondamentale pour comprendre comment ces matériaux se comportent, nous pouvons commencer à les appliquer à différentes technologies, " dit de Pablo.