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Les cristaux liquides ont permis de nouvelles technologies, comme les écrans LCD, grâce à leur capacité à refléter certaines longueurs d’onde de couleur. Maintenant des chercheurs de l’Université de Chicago ont développé une méthode innovante pour sculpter un «cristal dans un cristal» liquide. Ces nouveaux cristaux pourraient être utilisés pour des technologies d’affichage de nouvelle génération ou des capteurs qui consommeraient très peu d’énergie.

Un cristal dans un cristal

Parce que ces cristaux à l’intérieur des cristaux peuvent réfléchir la lumière à certaines longueurs d’onde que d’autres ne peuvent pas, ils pourraient être utilisés pour de meilleures technologies d’affichage. Ils peuvent également être manipulés avec la température, la tension ou des produits chimiques ajoutés, ce qui les rendrait précieux pour des applications de la détection. Les changements de température, par exemple, entraîneraient des changements de couleur. Et parce que de tels changements ne nécessiteraient que de légères variations de température ou de petites tensions, ces nouveaux appareils consommeraient très peu d’énergie.

Des cristaux flexibles

L’orientation moléculaire des cristaux liquides les rend utiles pour de nombreuses technologies d’affichage. Ils peuvent également former des «cristaux de phase bleue», dans lesquels les molécules sont organisées en motifs très réguliers qui reflètent la lumière visible.
Les cristaux en phase bleue ont les propriétés des liquides et des cristaux, ce qui signifie qu’ils peuvent s’écouler et sont flexibles, tout en présentant des caractéristiques très régulières qui transmettent ou réfléchissent la lumière visible. Ils ont également de meilleures propriétés optiques et un temps de réponse plus rapide que les cristaux liquides traditionnels, ce qui en font de bons candidats pour les technologies optiques.
De plus, les caractéristiques responsables de la réflexion de la lumière dans les cristaux en phase bleue sont séparées par des distances relativement importantes par rapport aux cristaux traditionnels tels que le quartz. Les tailles plus grandes des caractéristiques facilitent l’ingénierie des interfaces entre elles, un processus notoirement difficile dans les matériaux cristallins traditionnels. De telles interfaces sont importantes car elles fournissent des sites idéaux pour les réactions chimiques et les transformations mécaniques, et parce qu’elles peuvent entraver le transport du son, de l’énergie ou de la lumière.

Création d’une interface entre les cristaux

Pour concevoir une interface de cristaux en phase bleue, les scientifiques ont mis au point une technologie qui repose sur la structuration chimique des surfaces sur lesquelles les cristaux liquides sont déposés, ce qui permet de manipuler leur orientation moléculaire. Cette orientation est ensuite amplifiée par le cristal liquide lui-même, ce qui permet de sculpter un cristal de phase bleue particulier dans un autre cristal de phase bleue.
Ce processus, qui résulte de prédictions théoriques et d’expérimentations pour arriver à la bonne conception, permet de créer des formes cristallines spécifiques sur mesure à l’intérieur des cristaux liquides.
De plus, ce cristal nouvellement sculpté peut être manipulé avec la température et le courant pour passer d’une phase bleue à un autre type de phase bleue, changeant ainsi de couleur.
« Cela signifie que ce matériau peut changer ses caractéristiques optiques très précisément », a déclaré le coauteur de l’article, Juan de Pablo, professeur de génie moléculaire. « Nous avons maintenant un matériau qui peut répondre à des stimuli externes et réfléchir la lumière à des longueurs d’onde particulières pour lesquelles nous n’avions pas de bonnes alternatives auparavant. »

Pour les technologies d’affichage et les capteurs

Cette capacité de manipuler les cristaux à une si petite échelle permet également aux chercheurs de les utiliser comme modèles pour fabriquer des structures parfaitement uniformes à l’échelle nanométrique, a déclaré le coauteur Paul Nealey, professeur de génie moléculaire « Nous expérimentons déjà la culture d’autres matériaux et l’expérimentation de dispositifs optiques », a déclaré Paul Nealey. « Nous sommes impatients d’utiliser cette méthode pour créer des systèmes encore plus complexes. »
Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Source :  University of Chicago
Crédit photo : Pixabay

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Les cristaux liquides ont permis de nouvelles technologies, comme les écrans LCD, grâce à leur capacité à refléter certaines longueurs d'onde de couleur. Maintenant des chercheurs de l'Université de Chicago ont développé une méthode innovante pour sculpter un «cristal dans un cristal» liquide. Ces nouveaux cristaux pourraient être utilisés...