Diseño revolucionario de cristal líquido dentro de cristal promete pantallas ultra-eficientes energéticamente

Los investigadores han ideado un nuevo método para esculpir un "cristal dentro de un cristal" líquido. Este cristal podría usarse para desarrollar tecnologías de visualización y sensores de próxima generación que consumirían mucha menos energía.

Cristales de fase azul

El cristal líquido es la fase intermedia entre líquidos convencionales y cristales sólidos. Puede cambiar de forma como un fluido pero tiene las propiedades de alineación molecular de un cristal sólido.

Debido a su comportamiento único, se usan en pantallas electrónicas y dispositivos ópticos modulados. Las LCDs, por ejemplo, tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendo monitores de computación, paneles de instrumentos, televisores, cámaras digitales y más.

Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Chicago ha ideado un nuevo método para esculpir un "cristal dentro de un cristal" líquido, que podría usarse para desarrollar tecnologías de visualización y sensores de próxima generación.

Cristales de fase azul

La orientación molecular de los cristales líquidos es la razón principal por la que se usan en numerosas tecnologías de visualización. Las moléculas también pueden organizarse en patrones altamente regulares para reflejar luz visible. Esta configuración se conoce como Cristales de Fase Azul (BPC).

Los BPC exhiben características altamente regulares que reflejan o transmiten luz visible. Tienen un tiempo de respuesta más rápido y mejores características ópticas comparados con cristales líquidos convencionales.

Y dado que las características que reflejan luz en los BPC están separadas por grandes distancias (hasta 300 diámetros moleculares en lugar de solo unos pocos átomos), sus interfaces pueden diseñarse fácilmente. Estas interfaces son responsables de reacciones químicas, transformaciones mecánicas y obstaculizan el transporte de sonido, luz y energía.

Estas características hacen a los BPC candidatos perfectos para tecnologías ópticas.

Esculpir un cristal con otro cristal

El equipo de investigación desarrolló una tecnología basada en litografía para diseñar una interfaz BPC. Químicamente patronaron superficies para depositar cristales líquidos y manipular su orientación molecular.

El cristal líquido entonces amplifica por sí mismo la orientación molecular, permitiendo que un cristal azul específico sea esculpido dentro de otro cristal de fase azul. Permitió a los investigadores construir formas de cristal particulares adaptadas dentro de los cristales líquidos, una hazaña que nunca se había logrado antes.

Cristales líquidos | Crédito: Martelj/Wikimedia

Tanto la corriente como la temperatura pueden usarse para manipular (o cambiar colores del) cristal recién esculpido. En otras palabras, ya sea corriente o temperatura puede cambiar una fase azul a otro tipo de fase azul.

Significado

Esto significa que ahora tenemos un material capaz de responder a estímulos externos y reflejar luz en ciertas longitudes de onda. Las propiedades ópticas de este material pueden alterarse con precisión.

Y dado que este cristal-dentro-de-cristal puede controlarse mediante voltaje, temperatura o químicos añadidos, podría usarse para mejores tecnologías de visualización y aplicaciones de detección.

Estos cristales requieren pequeñas variaciones de voltaje o temperatura para cambiar colores, así que los dispositivos construidos con tales materiales consumirían significativamente menos energía que las pantallas existentes.

El estudio permite a los científicos manipular cristales a nanoescala y usarlos para construir estructuras perfectamente uniformes. Los investigadores planean experimentar con otros dispositivos y materiales ópticos. Usarán la misma técnica para desarrollar sistemas aún más complejos.