Design Revolucionário de Cristal Líquido Dentro de Cristal Promete Displays Ultra-Eficientes em Energia

Pesquisadores desenvolveram um novo método de esculpir um "cristal dentro de um cristal" líquido. Esse cristal pode ser usado para desenvolver tecnologias de display e sensores de próxima geração que consumiriam muito menos energia.

Cristais Líquidos

Cristal líquido é a fase intermediária entre líquidos convencionais e cristais sólidos. Ele pode mudar de forma como um fluido, mas tem propriedades de alinhamento molecular de cristal sólido.

Devido ao seu comportamento único, eles são usados em displays eletrônicos e dispositivos ópticos modulados. LCDs, por exemplo, têm uma ampla gama de aplicações, incluindo monitores de computação, painéis de instrumentos, televisões, câmeras digitais e mais.

Agora, uma equipe de pesquisa da Universidade de Chicago desenvolveu um novo método de esculpir um "cristal dentro de um cristal" líquido, que pode ser usado para desenvolver tecnologias de display e sensores de próxima geração.

Cristais de Fase Azul

A orientação molecular dos cristais líquidos é a principal razão pela qual são usados em várias tecnologias de display. As moléculas também podem ser arranjadas em padrões altamente regulares para refletir luz visível. Essa configuração é conhecida como Cristais de Fase Azul (BPC).

BPCs exibem características altamente regulares que refletem ou transmitem luz visível. Eles têm tempo de resposta mais rápido e melhores características ópticas comparados a cristais líquidos convencionais.

Referência: Science Advances | DOI:10.1126/sciadv.aax9112 | Universidade de Chicago

E, como as características que refletem luz em BPCs são separadas por grandes distâncias (até 300 diâmetros moleculares em vez de apenas alguns átomos), suas interfaces podem ser facilmente projetadas. Essas interfaces são responsáveis por reações químicas, transformações mecânicas e impedimento do transporte de som, luz e energia.

Essas características tornam os BPCs candidatos perfeitos para tecnologias ópticas.

Esculpindo um Cristal com Outro Cristal

A equipe de pesquisa desenvolveu uma tecnologia baseada em litografia para projetar uma interface BPC. Eles padronizaram quimicamente superfícies para depositar cristais líquidos e manipular sua orientação molecular.

O cristal líquido então amplifica a orientação molecular, permitindo que um cristal azul específico seja esculpido dentro de outro cristal de fase azul. Isso permitiu que os pesquisadores construíssem formas de cristal específicas dentro dos cristais líquidos, um feito nunca alcançado antes.

Cristais líquidos | Crédito: Martelj/Wikimedia

Tanto corrente quanto temperatura podem ser usadas para manipular (ou mudar cores) do cristal recém-esculpido. Em outras palavras, tanto corrente quanto temperatura podem mudar uma fase azul em outro tipo de fase azul.

Significado

Isso significa que agora temos um material capaz de responder a estímulos externos e refletir luz em certos comprimentos de onda. As propriedades ópticas desse material podem ser alteradas precisamente.

E, como esse cristal-dentro-de-cristal pode ser controlado via voltagem, temperatura ou produtos químicos adicionados, ele pode ser usado para melhores tecnologias de display e aplicações de sensoriamento.

Esses cristais requerem pequenas variações de voltagem ou temperatura para mudar de cor, portanto dispositivos construídos com tais materiais consumiriam significativamente menos energia que displays existentes.

O estudo permite que cientistas manipulem cristais na nanoescala e os usem para construir estruturas perfeitamente uniformes. Pesquisadores planejam experimentar com outros dispositivos e materiais ópticos. Eles usarão a mesma técnica para desenvolver sistemas ainda mais complexos.