Cristales líquidos para dispositivos de conmutación rápida

Moléculas simples con forma de varilla y un solo centro de quiralidad se autoensamblan en estructuras helicoidales a temperatura ambiente

08.12.2021 - Alemania

Un equipo internacional ha investigado un material cristalino líquido recién sintetizado que promete aplicaciones en optoelectrónica. Las moléculas simples en forma de varilla con un solo centro de quiralidad se autoensamblan en estructuras helicoidales a temperatura ambiente. Gracias a la dispersión resonante de rayos X en BESSY II, los científicos han podido determinar el paso de la estructura helicoidal con gran precisión. Sus resultados indican un paso extremadamente corto, de sólo unos 100 nanómetros, que permitiría aplicaciones con procesos de conmutación especialmente rápidos.

Los cristales líquidos no son sólidos, pero algunas de sus propiedades físicas son direccionales, como en un cristal. Esto se debe a que sus moléculas pueden organizarse en determinados patrones. Las aplicaciones más conocidas son las pantallas planas y las pantallas digitales. Se basan en píxeles de cristales líquidos cuyas propiedades ópticas pueden modificarse mediante campos eléctricos.

Algunos cristales líquidos forman las llamadas fases colestéricas: las moléculas se autoensamblan en estructuras helicoidales, que se caracterizan por el paso y giran a la derecha o a la izquierda. "El paso de las espirales colestéricas determina la rapidez con la que reaccionan a un campo eléctrico aplicado", explica la Dra. Alevtina Smekhova, física de HZB y primera autora del estudio, que se ha publicado ahora en Soft Matter.

Cadena molecular simple

En este trabajo, ella y sus compañeros de las Academias de Ciencias de Praga, Moscú y Chernogolovka investigaron un compuesto colestérico cristalino líquido llamado EZL10/10, desarrollado en Praga. "Este tipo de fases colestéricas suelen estar formadas por moléculas con varios centros quirales, pero aquí la molécula sólo tiene un centro quiral", explica la Dra. Smekhova. Se trata de una simple cadena molecular con una unidad de lactato.

Paso ultracorto

En BESSY II, el equipo ha examinado ahora este compuesto con luz de rayos X suave y ha determinado el paso y el ordenamiento espacial de las espirales. Se trata del valor de paso más corto comunicado hasta ahora: ¡sólo 104 nanómetros! Es el doble de corto que el paso conocido hasta ahora de las estructuras espirales en los cristales líquidos. Otros análisis mostraron que en este material las espirales colestéricas forman dominios con longitudes características de unos cinco pasos.

Perspectiva

"Este paso tan corto hace que el material sea único y prometedor para dispositivos optoelectrónicos con tiempos de conmutación muy rápidos", señala la Dra. Smekhova. Además, el compuesto EZ110/10 es estable desde el punto de vista térmico y químico, y puede modificarse fácilmente para obtener estructuras con longitudes de paso personalizadas.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Publicación original

Alevtina Smekhova, Vladimíra Novotná, Ladislav Fekete, Radu Abrudan, Mattis Fondell, Věra Hamplová and Boris I. Ostrovskii; "Ultra-short helix pitch and spiral ordering in cholesteric liquid crystal revealed by resonant soft X-ray scattering"; Soft Matter; 2021

https://www.quimica.es/noticias/1173827/cristales-liquidos-para-dispositivos-de-conmutacion-rapida.html