Пластиковые кристаллы могут сменить жидкие в наших мониторах

Специалисты из нидерландского Фонда фундаментальных исследований научились создавать пластиковые кристаллы при помощи нитеподобных частиц. И те вполне могут быть использованы в цветных дисплеях, основанных на электронных чернилах.

Пластиковые кристаллы чем-то похожи на обычные жидкие, то есть они находятся где-то посередине между истинной жидкостью и истинным твёрдым телом. Разница сводится к тому, что в пластиковых кристаллах (ПК) структуры дальнего порядка довольно сильны, а в жидких — наоборот. При этом физически ПК мягки, примерно как воск, поскольку их молекулы, хотя и закреплены в кристаллической решётке, могут вращаться на месте, как это бывает в жидкостях.

Пластиковые кристаллы до приложения электрического поля...

Так вот, учёные, ведомые Альфонсом ван Блаадереном (Alfons van Blaaderen), впервые получили такие материалы на базе коллоидов, частицы которых находятся в размерном диапазоне 1–1 000 нм.

Среди прочего, новое исследование сделало возможным создание пластиков в стеклообразном состоянии: молекулы ПК всё ещё могут вращаться в них на месте, но уже не находятся в упорядоченной кристаллической решётке. И тем мне менее материал в целом ведёт себя как твёрдое тело.

Приложение к такой экзотической фазе внешнего электрического поля помогло учёным превратить её в трёхмерный кристалл, в котором существует строгая внутренняя упорядоченность, образующаяся за счёт того, что электрическое поле прекращает свободное вращение молекул на месте. Неожиданным последствием оказалось и то, что нити, из которых состоит материал, застывают в правильной 3D-решётке. Процесс обратим, и как только поле исчезает, новинка снова становится «пластиковым стеклом».

...И после. (Здесь и выше иллюстрации FOM.)

Подобное переключаемое поведение пластикового стекла не только способно значительно продвинуть теоретическое понимание перехода в стеклообразное состояние и обратно, но и интересно для использования в дисплеях компьютерных мониторов — так же, как это некогда произошло с жидкими кристаллами. Как подчёркивают разработчики, пластиковые кристаллы могут быть использованы для создания цветных экранов на электронных чернилах.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications (полный текст).

Подготовлено по материалам Фонда фундаментальных исследований.

Александр Березин