科學(xué)家為新型電子設(shè)備創(chuàng)造水晶中的水晶

液晶通過(guò)反射特定顏色波長(zhǎng)的能力，已經(jīng)使諸如LCD屏幕之類(lèi)的新技術(shù)成為可能。

芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種創(chuàng)新的方法來(lái)雕刻液體“晶體中的晶體”。這些新晶體可用于能耗極低的下一代顯示技術(shù)或傳感器。

因?yàn)檫@樣的晶體-晶體內(nèi)可以反映光在某些波長(zhǎng)別人不能，它們可被用于更好的顯示的技術(shù)。它們還可以通過(guò)溫度，電壓或添加的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行操作，這將使其對(duì)于傳感應(yīng)用非常有價(jià)值。例如，溫度變化會(huì)導(dǎo)致顏色變化。并且由于這種變化僅需要輕微的溫度變化或較小的電壓，因此該設(shè)備將消耗很少的能量。

技術(shù)不可或缺

液晶的分子取向使它們可用于許多顯示技術(shù)的關(guān)鍵方面。它們還可以形成“藍(lán)相晶體”，其中分子以反射可見(jiàn)光的高度規(guī)則的模式組織。

藍(lán)相晶體具有液體和晶體的特性，這意味著它們能夠流動(dòng)且柔韌，同時(shí)具有透射或反射可見(jiàn)光的高度規(guī)則的特征。它們還具有比傳統(tǒng)液晶更好的光學(xué)特性和更快的響應(yīng)時(shí)間，使其成為光學(xué)技術(shù)的理想選擇。

另外，與諸如石英的傳統(tǒng)晶體相比，負(fù)責(zé)反射藍(lán)相晶體中的光的特征相隔較大的距離。較大的特征尺寸使其更易于設(shè)計(jì)它們之間的界面，這是傳統(tǒng)晶體材料中眾所周知的難題。這樣的界面很重要，因?yàn)樗鼈優(yōu)榛瘜W(xué)反應(yīng)和機(jī)械轉(zhuǎn)化提供了理想的位置，并且因?yàn)樗鼈儠?huì)阻礙聲音，能量或光的傳輸。

在晶體之間創(chuàng)建接口

為了設(shè)計(jì)藍(lán)相晶體界面，科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，該技術(shù)依賴于化學(xué)圖案化在其上沉積液晶的表面，從而提供了一種操縱其分子取向的方法。然后，液晶本身會(huì)放大該方向，從而允許將特定的藍(lán)相晶體雕刻在另一個(gè)藍(lán)相晶體中。

經(jīng)過(guò)理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，得出了正確的設(shè)計(jì)，從而使他們能夠在液晶內(nèi)創(chuàng)建特定的定制晶體形狀，這是一項(xiàng)新突破。

不僅如此，新雕刻的晶體可以在溫度和電流的作用下進(jìn)行操作，以從一種藍(lán)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N藍(lán)相，從而改變顏色。

論文的共同作者，Liew分子工程家族教授，Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)科學(xué)家，領(lǐng)先的聚合物材料科學(xué)家說(shuō)：“這意味著該材料可以非常精確地改變其光學(xué)特性。” “我們現(xiàn)在擁有一種能夠?qū)ν獠看碳ぷ龀龇磻?yīng)并反射特定波長(zhǎng)的光的材料，而我們以前沒(méi)有其他替代品。”

對(duì)顯示技術(shù)，傳感器有用

共同作者保羅·奈利(Paul Nealey)，布雷迪·W·杜甘(Brady W. Dougan)分子工程學(xué)教授，世界上最著名的科學(xué)家之一說(shuō)，這種以很小的規(guī)模操縱晶體的能力也使研究人員能夠?qū)⑺鼈冇米髦圃旒{米級(jí)完美均勻結(jié)構(gòu)的模板。有機(jī)材料圖案化方面的領(lǐng)先專(zhuān)家。

尼利說(shuō)：“我們已經(jīng)在嘗試增長(zhǎng)其他材料，并在嘗試光學(xué)器件。” “我們期待使用這種方法來(lái)創(chuàng)建更復(fù)雜的系統(tǒng)。”

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