科学家为新型电子设备创造“水晶中的水晶”

 
芝加哥大学普利兹克分子工程学院的科学家宣布了蓝色液相晶体的突破，该晶体可以在显微镜下看到这些美丽的图案。信用：亚历山大·科恩(Alexander Cohen)液晶通过反射特定颜色波长的能力，已使诸如LCD屏幕之类的新技术成为现实。
芝加哥大学普利兹克分子工程学院和阿贡国家实验室的研究人员已经开发出一种创新的方法来雕刻液体“晶体中的晶体”。这些新晶体可用于能耗极低的下一代显示技术或传感器。
由于这种晶体内晶体可以反射某些波长的光，而其他波长则不能，因此它们可用于更好的显示技术。它们还可以通过温度，电压或添加的化学物质进行操作，这将使其对于传感应用非常有价值。例如，温度变化会导致颜色变化。并且由于这种变化仅需要轻微的温度变化或较小的电压，因此该设备将消耗很少的能量。
技术不可或缺
液晶的分子取向使它们可用于许多显示技术的关键方面。它们还可以形成“蓝相晶体”，其中分子以反射可见光的高度规则的模式组织。
蓝相晶体具有液体和晶体的特性，这意味着它们能够流动并且柔韧，同时具有透射或反射可见光的高度规则的特征。它们还具有比传统液晶更好的光学特性和更快的响应时间，使其成为光学技术的理想选择。
另外，与诸如石英的传统晶体相比，负责反射蓝相晶体中的光的特征相隔较大的距离。较大的特征尺寸使其更易于设计它们之间的界面，这是传统晶体材料中众所周知的难题。这样的界面很重要，因为它们为化学反应和机械转化提供了理想的位置，并且因为它们会阻碍声音，能量或光的传输。
在晶体之间创建接口
为了设计蓝相晶体界面，科学家开发了一种技术，该技术依赖于化学图案化在其上沉积液晶的表面，从而提供了一种操纵其分子取向的方法。然后，液晶本身会放大该方向，从而允许将特定的蓝相晶体雕刻在另一个蓝相晶体中。
经过理论预测和实验的结果，得出了正确的设计，从而使他们能够在液晶内创建特定的定制晶体形状，这是一项新突破。
不仅如此，新雕刻的晶体可以在温度和电流的作用下进行操作，以从一种蓝相转变为另一种蓝相，从而改变颜色。
论文的共同作者，Liew分子工程家族教授，Argonne国家实验室的高级科学家，领先的聚合物材料科学家说：“这意味着该材料可以非常精确地改变其光学特性。” “我们现在拥有一种能够对外部刺激做出反应并反射特定波长的光的材料，而我们以前没有其他替代品。”
对显示技术，传感器有用
共同作者保罗·奈利(Paul Nealey)，布雷迪·W·杜甘(Brady W. Dougan)分子工程学教授，世界上最著名的科学家之一说，这种以很小的规模操纵晶体的能力也使研究人员能够将它们用作制造纳米级完美均匀结构的模板。有机材料图案化方面的领先专家。
尼利说：“我们已经在尝试增长其他材料，并在尝试光学器件。” “我们期待使用这种方法来创建更复杂的系统。”