次世代ディスプレイ技術のための新しい結晶

液晶は、従来の液体と固体の結晶の中間相です。流体のように形を変えることができますが、固体結晶の分子配列特性を持っています。

それらの独特の振る舞いのために、それらは電子ディスプレイおよび変調された光学デバイスで使用されます。たとえば、LCDには、コンピューティングモニター、計器盤、テレビ、デジタルカメラなど、幅広い用途があります。

現在、シカゴ大学の研究チームは、次世代のディスプレイおよびセンサー技術の開発に使用できる、液体の「結晶内の結晶」を彫刻する新しい方法を考案しました。

液晶の分子配向は、液晶が多くのディスプレイ技術に使用される主な理由です。分子は、可視光を反射するために非常に規則的なパターンで配置することもできます。この構成は、ブルーフェーズクリスタル（BPC）として知られています。

BPCは、可視光を反射または透過する非常に規則的な機能を示します。従来の液晶に比べて応答時間が速く、光学特性も優れています。

参照：サイエンスアドバンシス| DOI：10.1126 / sciadv.aax9112 |シカゴ大学

また、BPCで光を反射するフィーチャは、大きな距離（数個の原子ではなく、最大300個の分子直径）で分離されているため、それらのインターフェイスを簡単に設計できます。これらのインターフェースは、化学反応、機械的変換、および音、光、エネルギーの輸送の妨げになります。

これらの機能により、BPCは光学技術の完璧な候補になります。

研究チームは、BPCインターフェースを設計するためのリソグラフィベースの技術を開発しました。それらは、表面を化学的にパターン化して液晶を堆積させ、それらの分子配向を操作します。

次に、液晶自体が分子配向を増幅し、特定のブルー相結晶を別のブルー相結晶内に彫刻できるようにします。これにより、研究者は液晶内に特定の調整された結晶形状を構築することができました。これは、これまでに達成されたことのない偉業です。

液晶|クレジット：Martelj / Wikimedia

電流と温度の両方を使用して、新しく彫刻された結晶を操作（または色を変更）することができます。言い換えれば、電流または温度のいずれかが、あるブルー相を別のタイプのブルー相に変える可能性があります。

これは、外部刺激に応答し、特定の波長の光を反射できる材料ができたことを意味します。この材料の光学特性は正確に変更できます。

また、この結晶内の結晶は、電圧、温度、または追加の化学物質を介して制御できるため、より優れたディスプレイ技術やセンシングアプリケーションに使用できます。

これらの結晶は、色を変えるために小さな電圧または温度変化を必要とするため、そのような材料で構築されたデバイスは、既存のディスプレイよりも大幅に少ないエネルギーを消費します。

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この研究により、科学者はナノスケールで結晶を操作し、それらを使用して完全に均一な構造を構築することができます。研究者は、他の光学デバイスや材料で実験することを計画しています。彼らは同じ技術を使用して、さらに複雑なシステムを開発します。

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