Un diagramme schématique de particules de cristaux liquides multicouches développé par l'équipe de recherche conjointe KIST-KAIST. Crédit :Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)
Une équipe de recherche en Corée a développé un matériau qui pourrait potentiellement remplacer l'encre à couleur changeante dans la prévention de la falsification des billets de banque, Cartes d'identité et ainsi de suite. Une équipe dirigée par le Dr Sang-seok Lee du Functional Composite Material Research Center de l'Institut coréen des sciences et technologies (KIST) a annoncé avoir développé avec succès une technologie pour fabriquer des cristaux liquides comprenant plusieurs couches d'une épaisseur comparable à celle de une mèche de cheveux aux propriétés hydrophiles et hydrophobes. L'étude a été dirigée par Kim Shin-Hyun, professeur de génie chimique et biomoléculaire au Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST).
Lorsqu'un additif spécial appelé dopant chiral est mélangé avec le matériau à cristaux liquides couramment utilisé dans les dispositifs d'affichage, les molécules de cristal liquide tournent spontanément pour former une structure en spirale. C'est ce qu'on appelle les "cristaux liquides cholestériques, " un matériau cristal photonique qui peut présenter une couleur sans ajout de pigments via une nanostructure périodique qui réfléchit sélectivement la lumière de certaines longueurs d'onde. La lumière a une propriété de polarisation circulaire, tournant dans un seul sens, par lequel il est possible de faire apparaître et disparaître des couleurs en changeant certaines conditions de polarisation.
Si cette structure cristalline liquide est répétée, il est possible de fabriquer un matériau pouvant présenter deux ou plusieurs caractéristiques en même temps. Des cristaux liquides avec diverses caractéristiques optiques peuvent être utilisés comme matériau pour empêcher la contrefaçon. Cependant, réaliser un matériau constitué de plusieurs couches, il est nécessaire de construire chaque couche au-dessus de la précédente de manière répétée à l'aide d'un dispositif minutieusement conçu. Les chercheurs ont développé la technologie pour ce processus complexe.
Particules de cristaux liquides à plusieurs couches formées par un processus de séparation de phases développé par l'équipe de recherche conjointe KIST-KAIST. Crédit :Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)
L'équipe de recherche KIST-KAIST a ajouté un cosolvant qui se dissout à la fois dans l'huile et dans l'eau pour mélanger l'alcool organique, un agent hydratant hydrophile et le matériau à cristaux liquides hydrophobe pour que les trois substances se mélangent uniformément. Puis, le mélange a été émulsionné dans de l'eau pour former des gouttes de microémulsion. Des échanges ont eu lieu entre les cosolvants, agent hydratant et molécules d'eau à travers les surfaces des gouttes d'émulsion, ce qui a entraîné une séparation des couches hydrophobe et hydrophile.
Selon le rapport de mélange initial des substances, ils se sont séparés en plusieurs couches allant de un à cinq, et ces couches pourraient être librement contrôlées. Aussi, la séparation de phases se produisant continuellement à l'intérieur de chaque goutte d'émulsion, la concentration du dopant chiral à l'intérieur des cristaux liquides a changé, résultant en plusieurs couleurs structurelles. Il s'agit d'une nouvelle technologie permettant de fabriquer des cristaux liquides de plusieurs couches grâce à un simple processus d'émulsification du mélange.
Le Dr Lee de KIST a déclaré :"Ce que nous avons développé est une méthode simple de création de cristaux liquides multicouches et nous espérons qu'elle servira de base pour ajouter des caractéristiques optiques uniques aux matériaux, " et ajouté, « Sur la base de cette nouvelle technologie, nous prévoyons de développer diverses particules fonctionnelles pour développer des matériaux composites."
