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稳定的蓝相晶体可以带来新的光学技术

纳米技术 2022-08-04 23:58:10

作者:芝加哥大学艾米丽·艾什福德 稳定的蓝相液晶

胡安·德·巴勃罗和他的团队可以反射蓝光和绿光,并且可以非常快速地打开和关闭,为光学技术中更快的响应时间打开了大门

信用:维基共享 液晶已经为像液晶显示器这样的成功技术提供了基础,研究人员继续为更好的光学设备和应用创造特定种类的液晶

芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的Liew家族分子工程教授Juan de Pablo和他的团队现在已经找到了一种方法来创造和稳定所谓的“蓝相液晶”,这种液晶兼具液体和晶体的特性,在某些情况下比普通液晶更能反射可见光

该结果发表在ACS Nano上,可能会带来新的光学技术,具有更好的响应时间

稳定蓝相晶体的新方法 得益于它们统一的分子取向,液晶已经成为许多显示技术的基础,包括用于计算机和电视的数字显示器

在这项研究中,de Pablo和他的团队对手性液晶很感兴趣,这种液晶具有某种不对称的“惯用手”——就像惯用右手或惯用左手——这使它们能够表现出更广泛、更有趣的光学行为

重要的是,这些晶体可以形成蓝相晶体,由于其独特的结构,可以反射蓝光和绿光,并且可以非常快地打开和关闭

但是这些晶体只存在于很小的温度范围内,而且本质上是不稳定的:将它们加热一度都会破坏它们的特性

这限制了它们在技术中的应用

通过模拟和实验,该团队能够通过形成所谓的双乳液来稳定蓝相晶体

他们使用了一种由油性手性液晶外液滴包围的水基溶液的小核心液滴,从而形成了“核和壳”结构

这种结构本身悬浮在另一种水基液体中,不能与液晶混合

在适当的温度范围内,他们能够以“蓝相”状态捕获壳层中的手性液晶

然后,他们在外壳内形成了一个聚合物网络,稳定了蓝色晶体而不破坏其性质

创造完美的晶体 研究小组随后表明,他们可以将蓝相晶体的温度改变30度,而不会破坏它

不仅如此,这个过程形成了完美、均匀的蓝相晶体,这使得研究人员能够更好地预测和控制他们的行为

de Pablo说:“现在我们了解了这些材料,并且可以控制它们,我们可以利用它们独特的光学特性。”

“下一步是将它们部署在设备和传感器中,以展示它们的实用性

" 潜在的应用包括可以在尺寸、温度或曝光的极小变化下打开和关闭的显示技术,或者可以检测特定波长内辐射的传感器

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