新型电子设备雕刻液晶晶体能耗极低可用于下一代传感器

某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后,失去固态物质的刚性,却获得了液体的易流动性,并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列,形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态,这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。液晶通过反射特定颜色波长的能力,已经使诸如LCD屏幕之类的新技术成为可能。


芝加哥大学普利兹克分子工程学院和阿贡国家实验室的研究人员开发出一种新的雕刻液晶晶体的方法。这些新晶体可用于能耗极低的下一代显示技术或传感器。


新型电子设备雕刻液晶晶体能耗极低可用于下一代传感器_行业应用_LEDs


液晶不仅可以反射特定的波长,它还可以通过温度,电压或添加的化学物质导致颜色变化,这种特性使其对于传感应用非常有价值。


技术不可或缺


液晶的分子取向使它们可用于许多显示技术的关键方面。它们还可以形成“蓝相晶体”,其中分子以反射可见光的高度规则的模式组织。


蓝相晶体具有液体和晶体的特性,它们能够流动且柔韧,同时具有透射或反射可见光的高度规则的特征。还具有比传统液晶更好的光学特性和更快的响应时间,使其成为光学技术的理想选择。


另外与石英等传统晶体相比,负责反射蓝相晶体中的光的特征相隔较大的距离。较大的特征尺寸使它更易于设计它们之间的界面,这是传统晶体材料中众所周知的难题。这样的界面很重要,因为它们为化学反应和机械转化提供了理想的位置,并且因为它们会阻碍声音,能量或光的传输。


在晶体之间创建接口


为了设计蓝相晶体界面,科学家开发了一种技术,该技术依赖于化学图案化在其上沉积液晶的表面,从而提供了一种操纵其分子取向的方法。然后,液晶本身会放大该方向,从而允许将特定的蓝相晶体雕刻在另一个蓝相晶体中。


经过理论预测和实验结果得出设计方案,在液晶内创建特定的定制晶体形状是一项新突破。


新方法雕刻的晶体可以在温度和电流的作用下进行操作,从一种蓝相转变为另一种蓝相而改变颜色。雕刻后的晶体可以非常精确得改变它的光学特性。实验室人员称现在已拥有一种能够对外部刺激做出反应并反射特定波长的光的材料。


对显示技术,传感器有用


有机材料图案化专家Paul Nealey称这种以很小的规模操纵晶体的能力使研究人员能够将它们用作制造纳米级完美均匀结构的模板。


在全球汽车仪表方面,市场主要被德国、日本、美国巨头企业占据,中国机械仪表厂亟待升级液晶仪表,市场优势明显,现阶段的汽车组合仪表大都在向液晶仪表的方向发展。


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