Nouveaux cristaux pour les technologies d'affichage de nouvelle génération

• Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode pour sculpter un "cristal liquide dans un cristal".
• Ce cristal pourrait être utilisé pour développer des technologies d'affichage et de capteur de nouvelle génération qui consommeraient beaucoup moins d'énergie.

Les cristaux liquides sont la phase intermédiaire entre les liquides conventionnels et les cristaux solides. Il peut changer de forme comme un fluide mais possède les propriétés d'alignement moléculaire du cristal solide.

En raison de leur comportement unique, ils sont utilisés dans les affichages électroniques et les dispositifs optiques modulés. Les écrans LCD, par exemple, ont une large gamme d'applications, y compris les moniteurs informatiques, les tableaux de bord, les téléviseurs, les appareils photo numériques, etc.

Aujourd'hui, une équipe de recherche de l'Université de Chicago a mis au point une nouvelle méthode pour sculpter un "cristal liquide dans un cristal", qui pourrait être utilisée pour développer des technologies d'affichage et de capteur de nouvelle génération.

Cristaux de phase bleue

L'orientation moléculaire des cristaux liquides est la principale raison pour laquelle ils sont utilisés pour de nombreuses technologies d'affichage. Les molécules peuvent également être disposées selon des motifs très réguliers pour refléter la lumière visible. Cette configuration est connue sous le nom de Blue Phase Crystals (BPC).

Les BPC présentent des caractéristiques très régulières qui réfléchissent ou transmettent la lumière visible. Ils ont un temps de réponse plus rapide et de meilleures caractéristiques optiques par rapport aux cristaux liquides conventionnels.

Référence :Avancées scientifiques | DOI:10.1126/sciadv.aax9112 | Université de Chicago 

Et comme les caractéristiques qui reflètent la lumière dans les BPC sont séparées par de grandes distances (jusqu'à 300 diamètres moléculaires au lieu de quelques atomes), leurs interfaces peuvent être facilement conçues. Ces interfaces sont responsables de réactions chimiques, de transformations mécaniques et d'entraves au transport du son, de la lumière et de l'énergie.

Ces caractéristiques font des BPC un candidat idéal pour les technologies optiques.

Sculpter un cristal avec un autre cristal

L'équipe de recherche a développé une technologie basée sur la lithographie pour concevoir une interface BPC. Ils ont modelé chimiquement des surfaces pour déposer des cristaux liquides et manipuler leur orientation moléculaire.

Le cristal liquide amplifie alors lui-même l'orientation moléculaire, permettant à un cristal bleu spécifique d'être sculpté dans un autre cristal de phase bleue. Cela a permis aux chercheurs de créer des formes de cristaux sur mesure dans les cristaux liquides, un exploit qui n'a jamais été réalisé auparavant.

Cristaux liquides | Crédit :Martelj/Wikimedia

Le courant et la température peuvent être utilisés pour manipuler (ou changer les couleurs) du cristal nouvellement sculpté. En d'autres termes, le courant ou la température peuvent changer une phase bleue en un autre type de phase bleue.

Importance

Cela signifie que nous avons maintenant un matériau capable de répondre aux stimuli externes et de réfléchir la lumière à certaines longueurs d'onde. Les propriétés optiques de ce matériau peuvent être modifiées avec précision.

Et puisque ce cristal dans un cristal peut être contrôlé via la tension, la température ou des produits chimiques ajoutés, il pourrait être utilisé pour de meilleures technologies d'affichage et applications de détection.

Ces cristaux nécessitent de faibles variations de tension ou de température pour changer de couleur. Par conséquent, les appareils construits avec de tels matériaux consommeraient beaucoup moins d'énergie que les écrans existants.

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L'étude permet aux scientifiques de manipuler des cristaux à l'échelle nanométrique et de les utiliser pour construire des structures parfaitement uniformes. Les chercheurs prévoient d'expérimenter avec d'autres dispositifs et matériaux optiques. Ils utiliseront la même technique pour développer des systèmes encore plus complexes.