Cristales de fase azul estable podrían conducir a nuevas tecnologías ópticas

Los cristales líquidos ya proporcionan la base para tecnologías exitosas como las pantallas LCD, y los investigadores continúan creando tipos específicos de cristales líquidos para mejores aplicaciones y dispositivos ópticos.

Juan de Pablo, profesor de ingeniería molecular de la familia Liu en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago, y su equipo ahora han encontrado una manera de crear los llamados «cristales líquidos en fase azul» y estabilizar las propiedades de tanto líquidos como cristales, y en algunos casos puede revertir luz visible Mejor que los cristales líquidos ordinarios.

Los resultados se publican en ACS nanoPodría conducir a nuevas tecnologías ópticas con mejores tiempos de respuesta.

Un nuevo método para estabilizar cristales en fase azul

Gracias a su orientación molecular uniforme, los cristales líquidos son la base de muchas tecnologías de visualización, incluidas las que se encuentran en las pantallas digitales de ordenadores y televisores. En esta investigación, de Pablo y su equipo se interesaron por los cristales líquidos quirales, que tienen un tipo específico de «mano» asimétrica, como la derecha o la izquierda, que les permite mostrar una gama más amplia e interesante de comportamientos visuales.

Lo más importante es que estos cristales pueden formar cristales de fase azul que, debido a su estructura única, pueden reflejar la luz azul y verde, y pueden encenderse y apagarse a una velocidad asombrosa. Pero estos cristales existen solo en un pequeño rango de temperaturas y son inherentemente inestables: calentarlos incluso en un grado puede destruir sus propiedades. Esto ha limitado su uso en tecnologías.

A través de simulaciones y experimentos, el equipo pudo estabilizar cristales de fase azul formando las llamadas emulsiones dobles. Use una pequeña gota de grano de una solución acuosa rodeada por una gota exterior en espiral aceitosa Cristal liquido, creando así una arquitectura de «núcleo y caparazón». Esta misma estructura se suspendió en otro líquido a base de agua, inmiscible con el cristal líquido. Durante el rango apropiado de temperaturas, pudieron atrapar el cristal líquido quiral en la cáscara en un estado de «fase azul». Luego formaron una red de polímero dentro de la cáscara, estabilizando el cristal azul sin destruir sus propiedades.

Haz cristales perfectos

Luego, el equipo demostró que podían cambiar la temperatura del cristal de la fase azul en 30 grados sin destruirlo. No solo eso, el proceso formó cristales de fase azul perfectos y uniformes, lo que permite a los investigadores predecir y controlar mejor su comportamiento.

«Ahora que entendemos estos materiales y podemos controlarlos, podemos aprovechar sus propiedades ópticas únicas», dijo de Pablo. “El siguiente paso es implementarlo en dispositivos y sensores para demostrar su utilidad.

Las aplicaciones potenciales incluyen tecnologías de visualización que se pueden encender y apagar con cambios muy pequeños en el tamaño, la temperatura o la exposición a la luz, o sensores que pueden detectar radiación dentro de una longitud de onda determinada.