Cristal dentro de um cristal melhora telas e muito mais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/01/2020

Os belos padrões criados pelos cristais de fase líquida azul têm uma série de aplicações tecnológicas.
[Imagem: Alexander Cohen]

Cristal dentro de um cristal

Os cristais líquidos permitiram novas tecnologias, como as telas de LCD, graças à sua capacidade de refletir certos comprimentos de onda da luz, ou cores, e de serem muito fáceis de manipular.

Pesquisadores agora desenvolveram uma maneira inovadora de esculpir um cristal dentro de um cristal líquido.

Como esses cristais dentro de cristais podem refletir a luz em determinados comprimentos de onda que outros não conseguem, eles podem ser usados para melhorar as tecnologias das telas e monitores.

Eles também podem ser manipulados com temperatura, tensão elétrica ou com produtos químicos, o que os torna valiosos para aplicações de detecção. Alterações de temperatura, por exemplo, resultariam em alterações de cor. E como essas mudanças exigem apenas pequenas variações de temperatura ou pequenas tensões, os dispositivos consumiriam muito pouca energia.

Criando uma interface entre cristais

A orientação molecular dos cristais líquidos os torna úteis em funções chave de várias tecnologias de exibição. Eles também podem formar "cristais de fase azul", nos quais as moléculas são organizadas em padrões altamente regulares, que refletem a luz visível.

Para projetar uma interface de cristal de fase azul, Xiao Li e seus colegas da Universidade de Chicago, nos EUA, desenvolveram um método que se baseia em superfícies quimicamente padronizadas, nas quais os cristais líquidos são depositados, fornecendo assim um meio de manipular sua orientação molecular. Essa orientação é então amplificada pelo próprio cristal líquido, permitindo que um cristal de fase azul específico seja esculpido dentro de outro cristal de fase azul.

O processo, resultado de previsões teóricas e experimentação para chegar ao design certo, permitiu criar formas de cristal específicas dentro dos cristais líquidos - algo inédito.

E não apenas isso: O cristal recém-esculpido pode ser manipulado com temperatura e eletricidade para mudar de uma fase azul para outro tipo de fase azul, mudando assim de cor.

"Isso significa que o material pode alterar suas características ópticas com muita precisão," disse o professor Juan de Pablo, do Laboratório Nacional Argonne. "Agora temos um material que pode responder a estímulos externos e refletir luz em comprimentos de onda específicos, para os quais não tínhamos boas alternativas antes".

Essa capacidade de manipular os cristais em uma escala tão pequena também viabiliza seu uso como modelos para fabricar estruturas perfeitamente uniformes em nanoescala.

Detalhes do processo de fabricação e das interfaces dentro do cristal.
[Imagem: Xiao Li et al. - 10.1126/sciadv.aax9112]

Cristais de fase azul

Os cristais da fase azul têm as propriedades de líquidos e de cristais, o que significa que eles podem fluir e são flexíveis, ao mesmo tempo apresentando características altamente regulares que transmitem ou refletem a luz visível.

Eles também têm melhores propriedades ópticas e um tempo de resposta mais rápido do que os cristais líquidos tradicionais, tornando-os bons candidatos para tecnologias ópticas.

Além disso, as saliências responsáveis por refletir a luz nos cristais da fase azul são separados por distâncias relativamente grandes em comparação com os cristais tradicionais, como o quartzo. O tamanho maior dessas saliências facilita a engenharia das interfaces entre elas, um processo notoriamente difícil nos materiais cristalinos tradicionais.

Essas interfaces são importantes porque fornecem locais ideais para reações químicas e transformações mecânicas, e porque podem dificultar o transporte de som, energia ou luz.

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