Команда из университета Колорадо в Боулдере (CU Boulder) разработала новые виды жидких кристаллов. Они отражают сложные структуры их некоторых твердых форм. Создание жидких кристаллов, которые способны повторять сложные структуры твердых — важный шаг вперед в создании текучих материалов.

Результаты работы ученых, опубликованные в журнале Nature, могут однажды привести к появлению новых типов умных окон и телевизионных или компьютерных дисплеев. Они не только смогут изменять свет, но и управлять им, как никогда раньше. Основное свойство твердых кристаллов, которое знакомо многим химикам и геммологам, — это симметрия.

Иван Смалюх, профессор кафедры физики CU Boulder и старший автор исследования, объяснил, что ученые делят все известные кристаллы на семь основных классов, а также на множество других подклассов — отчасти на основании симметрии их атомов.

«Мы знаем все о всех возможных симметриях твердых кристаллов, которые можно воссоздать. Всего их 230», — объяснил старший автор нового исследования.

Теперь он и его коллеги придумали способ создания первых жидких кристаллов, которые напоминают моноклинные и орторомбические — два из семи основных классов твердых кристаллов. По его словам, полученные данные привносят немного больше порядка в хаотичный мир жидкостей.

Традиционные жидкие кристаллы не обладают сложными структурами их симметричных форм. Например, наиболее распространенные жидкие кристаллы состоят из крошечных молекул в форме стержней. Ученые хотели понять, смогут ли они это изменить. При правильных условиях в лаборатории они создали нематическую жидкокристаллическую жидкость с симметрией, которая очень похожа на симметрию твердого моноклинного кристалла. Другими словами, группа создала материал с математическими свойствами кристалла лазулита или гипса, но их материал мог течь как жидкость.

Традиционный «нематический» жидкий кристалл под микроскопом. Предоставлено: Смалюх Лаб

Эта работа открывает различные возможности для изменения технологий отображения, что может повысить энергоэффективность таких устройств, как смартфоны.

Ученые пока далеки от создания жидких кристаллов, которые воспроизвели бы полный спектр твердых кристаллов. Но новое открытие приближает их к успеху.