Các nhà hóa học phát triển các tinh thể lỏng từ tính cho bảng viết, biển quảng cáo và các ứng dụng khác

  Tinh thể lỏng thương mại hiện có, được sử dụng trong các màn hình điện tử hiện đại, bao gồm các phân tử hình que hay hình đĩa. Khi một điện trường được đưa vào, các phân tử này quay và tự sắp xếp dọc theo hướng từ trường, đưa đến một sự điều chỉnh nhanh chóng ánh sáng truyền qua.

Bên trên: kiểm soát từ tính đối với truyền ánh sáng trong các tinh thể lỏng mới. B là từ trường xoay chiều. Ánh sáng phân cực được hiển thị bằng màu vàng. Các thanh màu xám là các kính phân cực. Từ trường kiểm soát sự định hướng của các thanh nano (màu cam), do đó ảnh hưởng đến sự phân cực của ánh sáng và, sau đó, ánh sáng có thể đi qua các bảng phân cực. Dưới: mô hình điều biến phân cực thay đổi độ tối/sáng bằng cách xoay chéo hướng của kính phân cực. Các vòng tròn và nền chứa các thanh nano từ tính sắp hàng theo nhiều hướng khác nhau. Nghiên cứu của phòng thí nghiệm Yin tại Đại học California, Riverside cho thấy bằng cách kết hợp sự sắp hàng từ tính và các quy trình in thạch bản, có thể tạo ra các mô hình phân cực khác nhau trong một màng composit mỏng và kiểm soát quá trình truyền ánh sáng trong các khu vực cụ thể. Ảnh: Yin Lab, Đại học California, Riverside.

“Các tinh thể lỏng chúng tôi phát triển cơ bản là chất phân tán lỏng đơn giản chứa nước được làm từ các thanh nano từ tính”,Yadong Yin, Phó Giáo sư hóa học, người đứng đầu dự án nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi sử dụng các thanh nano từ tính thay cho các phân tử hình que thương mại không có từ tính. Về phương diện quang học, những thanh từ tính này hoạt động theo cách tương tự các phân tử hình que thương mại với lợi thế bổ sung này có thể phản ứng nhanh với từ trường bên ngoài”.

Yin giải thích rằng khi đưa vào một từ trường, các thanh nano quay một cách tự nhiên và tự sắp xếp song song theo chiều của từ trường và ảnh hưởng đến hệ số truyền của ánh sáng phân cực.

Các tinh thể lỏng được kích thích bằng từ tính được Yin Lab phát triển có nhiều lợi thế độc đáo. Đầu tiên, chúng có thể được điều khiển từ xa bằng một từ trường ngoài, không cần các điện cực. (Chuyển mạch điện của các tinh thể lỏng thương mại đòi hỏi các điện cực trong suốt, điều này rất tốn kém để thực hiện.) Thứ hai, các thanh nano lớn hơn nhiều so với các phân tử được sử dụng trong các tinh thể lỏng thương mại. Kết quả là sự định hướng của chúng có thể được cố định một cách thuận tiện bằng cách củng cố ma trận phân tán.

Ngoài ra, các thanh nano từ tính có thể được sử dụng để sản xuất tinh thể lỏng màng mỏng, sự định hướng của các thanh này có thể cố định hoàn toàn hoặc chỉ trong các khu vực được lựa chọn bằng cách kết hợp đồng chỉnh từ tính và các quá trình in thạch bản. Quá trình này tạo ra các mô hình phân cực khác nhau cũng như kiểm soát quá trình truyền ánh sáng phân cực trong các khu vực lựa chọn.

“Một màng mỏng như vậy không hiển thị thông tin hình ảnh dưới ánh sáng bình thường, nhưng cho thấy mô hình tương phản cao dưới ánh sáng phân cực, làm cho nó ngay lập tức rất hữu ích cho các ứng dụng chống hàng giả”,Yin nói. “Điều này là không thể với các tinh thể lỏng thương mại. Ngoài ra, các vật liệu liên quan đến tinh thể lỏng từ tính của chúng tôi được làm bằng oxit sắt và silica, rẻ hơn nhiều và thân thiện sinh thái hơn so với các tinh thể lỏng hữu cơ dựa trên phân tử thương mại”.

Các tinh thể lỏng cũng có thể có các ứng dụng như bộ điều biến quang - thiết bị truyền thông quang học cho việc kiểm soát biên độ, pha, phân cực, hướng lan truyền của ánh sáng.