Para ilmuwan membuat 'kristal di dalam kristal' untuk perangkat elektronik baru
Para ilmuwan di Pritzker School for Molecular Engineering di University of Chicago mengumumkan terobosan dengan kristal fase cair biru, yang menciptakan pola-pola indah seperti yang terlihat di bawah mikroskop. Kredit: Alexander Cohen

Kristal cair telah memungkinkan teknologi baru, seperti layar LCD, melalui kemampuannya untuk memantulkan panjang gelombang warna tertentu.

Para peneliti di Pritzker School of Molecular Engineering di University of Chicago dan Argonne National Laboratory telah mengembangkan cara inovatif untuk memahat cairan “kristal di dalam kristal.” Kristal-kristal baru ini dapat digunakan untuk teknologi tampilan generasi mendatang atau sensor yang mengonsumsi energi sangat sedikit.

Karena kristal di dalam kristal seperti itu dapat memantulkan cahaya pada panjang gelombang tertentu yang tidak bisa dilakukan orang lain, mereka dapat digunakan untuk teknologi tampilan yang lebih baik. Mereka juga dapat dimanipulasi dengan suhu, tegangan atau bahan kimia tambahan, yang akan membuatnya berharga untuk aplikasi penginderaan. Perubahan suhu, misalnya, akan menghasilkan perubahan warna. Dan karena perubahan seperti itu hanya memerlukan sedikit variasi suhu atau voltase kecil, perangkat akan mengkonsumsi energi yang sangat sedikit.

Terintegrasi dengan teknologi

Orientasi molekul kristal cair membuatnya berguna untuk aspek-aspek kunci dari banyak teknologi tampilan. Mereka juga dapat membentuk “kristal fase biru,” di mana molekul diatur dalam pola yang sangat teratur yang memantulkan cahaya tampak.

Kristal fase biru memiliki sifat cairan dan kristal, yang berarti mereka dapat mengalir dan lentur, sementara menunjukkan fitur yang sangat teratur yang mentransmisikan atau memantulkan cahaya tampak. Mereka juga memiliki sifat optik yang lebih baik dan waktu respons yang lebih cepat daripada kristal cair tradisional, menjadikannya kandidat yang baik untuk teknologi optik.

Selain itu, fitur yang bertanggung jawab untuk memantulkan cahaya dalam kristal fase biru dipisahkan oleh jarak yang relatif besar dibandingkan dengan kristal tradisional seperti kuarsa. Ukuran fitur yang lebih besar memudahkan untuk merekayasa antarmuka di antara mereka, proses yang sangat sulit dalam bahan kristal tradisional. Antarmuka seperti itu penting karena mereka menyediakan tempat yang ideal untuk reaksi kimia dan transformasi mekanis, dan karena mereka dapat menghambat transportasi suara, energi, atau cahaya.

Membuat antarmuka antara kristal

Untuk merekayasa antarmuka kristal fase biru, para ilmuwan mengembangkan teknologi yang bergantung pada permukaan berpola kimia tempat kristal cair disimpan, dengan demikian menyediakan sarana untuk memanipulasi orientasi molekul mereka. Orientasi itu kemudian diperkuat oleh kristal cair itu sendiri, memungkinkan untuk kristal fase biru tertentu untuk diukir dalam kristal fase biru lain.

Proses, hasil dari prediksi teoritis dan eksperimen untuk sampai pada desain yang tepat, memungkinkan mereka untuk membuat bentuk kristal khusus yang disesuaikan dalam kristal cair — terobosan baru.

Tidak hanya itu, kristal yang baru dipahat dapat dimanipulasi dengan suhu dan arus untuk berubah dari satu fase biru ke jenis lain dari fase biru, sehingga mengubah warna.

“Itu berarti bahan tersebut dapat mengubah karakteristik optiknya dengan sangat tepat,” kata rekan penulis makalah Juan de Pablo, Profesor Keluarga Liew di Teknik Molekuler, ilmuwan senior di Argonne National Laboratory, dan ilmuwan bahan polimer terkemuka. “Kami sekarang memiliki bahan yang dapat menanggapi rangsangan eksternal dan memantulkan cahaya pada panjang gelombang tertentu yang sebelumnya kami tidak memiliki alternatif yang baik.”

Berguna untuk teknologi layar, sensor

Kemampuan untuk memanipulasi kristal pada skala kecil ini juga memungkinkan para peneliti untuk menggunakannya sebagai templat untuk membuat struktur seragam sempurna di skala nano, kata co-penulis Paul Nealey, Profesor Teknik Molekuler Brady W. Dougan dan salah satu dari dunia. ahli terkemuka tentang pemodelan bahan organik.

“Kami sudah bereksperimen dengan menumbuhkan bahan lain dan bereksperimen dengan perangkat optik,” kata Nealey. “Kami menantikan untuk menggunakan metode ini untuk membuat sistem yang lebih kompleks.”

oleh Emily Ayshford, University of Chicago

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *