L’une des propriétés les plus importantes des cristaux liquides est leur capacité à former des structures ordonnées. Cet ordre est essentiel pour les propriétés optiques des matériaux et leur capacité à fonctionner comme écrans et autres dispositifs.
La manière exacte dont l’ordre apparaît pour la première fois dans les cristaux liquides est un sujet de débat et de recherche depuis des décennies. Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder et du National Institute of Standards and Technology (NIST) a utilisé une puissante technique de rayons X pour capturer les premières images directes du processus de commande, une découverte qui pourrait conduire à de nouvelles et dispositifs améliorés à base de cristaux liquides.
L'étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
Les chercheurs ont utilisé une technique appelée spectroscopie de corrélation de photons à rayons X (XPCS) pour étudier le processus de commande dans les cristaux liquides. XPCS est une technique qui permet aux chercheurs de mesurer la dynamique des matériaux à l'échelle nanométrique.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont chauffé un échantillon de cristaux liquides à une température juste en dessous du point auquel il passerait d’une phase liquide à une phase cristalline. Ils ont ensuite utilisé XPCS pour mesurer les fluctuations de la densité des molécules de cristaux liquides au fur et à mesure qu’elles commençaient à s’ordonner en une structure cristalline.
Les mesures XPCS des chercheurs ont révélé que le processus de classement des cristaux liquides se déroule en deux étapes. Dans un premier temps, les molécules forment de petits amas ordonnés répartis de manière aléatoire dans le liquide. Dans la deuxième étape, ces petits amas grandissent et fusionnent pour finalement former un seul grand cristal ordonné.
Les chercheurs pensent que la formation d’amas avant la formation d’un monocristal est due au fait que les molécules de cristaux liquides ont une forte tendance à s’aligner sur leurs voisines. Cette tendance à s’aligner conduit à la formation de petits amas ordonnés, qui agissent alors comme sites de nucléation pour la croissance du monocristal.
Les découvertes des chercheurs ont des implications importantes pour la conception et le développement de dispositifs à cristaux liquides. En comprenant comment l’ordre apparaît pour la première fois dans les cristaux liquides, les chercheurs peuvent mieux contrôler les propriétés optiques de ces matériaux et concevoir des dispositifs aux performances améliorées.
Le document peut être consulté ici :https://www.nature.com/articles/s41467-023-36317-0
Un article de presse accessible de l'Université du Colorado à Boulder peut être trouvé ici :https://www.colorado.edu/today/2023/03/14/ordering-liquid- crystals-revealed
