Холестерические жидкие кристаллы, или холестерики, это вещества в отличие от обычных жидких кристаллов (нематиков), не имеющие центральной симметрии. Как рассказали ученые СФУ, они формируют особую объемную структуру, напоминающую куб, спирально закрученный вдоль одной из сторон, передает РИА «Новости».
Холестерики намного сложнее привычных жидких кристаллов, применяемых в современной электронике, объяснили ученые. Ключевое их свойство, востребованное при производстве техники, – способность изменять шаг спирали или ее ориентацию в пространстве при определенном воздействии извне. Это позволяет холестерику, например, изменять свой цвет, подобно коже хамелеона.
Ученые СФУ создали новый тип структуры холестерика с уникальным откликом на электрическое поле. По словам авторов работы, им удалось особым образом «собрать» отдельные молекулы в большую периодическую структуру, благодаря чему появилась возможность по-новому управлять свойствами материала.
«Сегодня используют системы на жидких кристаллах двух типов геометрии: тангенциальной, где молекулы ЖК лежат параллельно границе раздела материалов, и гомеотропной, при которой молекулы лежат перпендикулярно границе. В нашем холестерике молекулы наклонены под углом 50 градусов к границе раздела. Оказалось, это создает крайне интересную периодическую микроструктуру, которая, например, позволит использовать холестерик, как моментально настраиваемую дифракционную решетку», – рассказал доцент кафедры общей физики СФУ, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН Михаил Крахалев.
Полученные результаты, как считают авторы, помогут при разработке новых устройств с немеханическим управлением пучком света – проекционных дисплеев (например, для очков дополненной реальности), компактных спектрометров и лазеров с изменяемой структурой и свойствами.
«Мы получили образцы с большой одномерной периодической структурой и показали, что электрическим полем можно эффективно управлять ее ориентацией. Материал с такими свойствами поможет разработать дифракционные решетки, в которых контролируется не только интенсивность дифракционных максимумов, но и ориентация плоскости, в которой дифрагирует свет», – рассказал Крахалев.
Любые жидкие кристаллы чувствительны к электрическому полю и влиянию поверхностей, с которыми они находятся в контакте. По словам ученых СФУ, полученная ими периодическая структура демонстрирует разные типы отклика на электрическое поле в зависимости от величины приложенного напряжения.
При относительно большом электрическом напряжении (около 7 Вольт) периодическая струкутра трансформируется в однородное нематическое состояние, объяснили в СФУ. Если после этого напряжение уменьшить до 1,1 Вольт и менее, то вновь «проявится» структура холестерика. Ориентация вновь этой новой структуры будет зависеть от величины напряжения роста, отметили ученые.
Исследование проведено совместно со специалистами Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. В дальнейшем научный коллектив планирует увеличить угол поворота периодической структуры и уменьшить время ее отклика.
Ранее российские ученые получили форму вещества между кристаллом и жидкостью.