Forskning ledd av forskare från universitetet i Luxemburg har visat potentialen hos skal med flytande kristaller som möjliggör material för ett stort antal framtida tillämpningar, allt från autonom körning till teknik mot varumärkesförfalskning och en ny klass av sensorer.

Flytande kristaller, används redan i stor utsträckning i platt-TV, är material i ett tillstånd mellan fast och flytande. Prof Jan Lagerwall och hans team vid Physics and Materials Science Research Unit (PHYMS) vid universitetet i Luxemburg har under flera år undersökt de unika mekaniska och optiska egenskaperna hos mikroskopiska skal gjorda av flytande kristall. Nu, i ett tvärvetenskapligt samarbete med IT-forskare, Dr. Gabriele Lenzini och professor Peter Ryan från universitetets tvärvetenskapliga centrum för säkerhet och förtroende (SnT), och Mathew Schwartz, biträdande professor vid New Jersey Institute of Technology, har publicerat en rapport i den vetenskapliga tidskriften Avancerade material beskriver potentiellt banbrytande framtida tillämpningar för materialet.

Skal med flytande kristaller, bara bråkdelar av en millimeter i storlek, kan lätt appliceras på ytor, och har flera unika egenskaper som skulle kunna tillämpas inom teknik. Eftersom de reflekterar ljus mycket selektivt, de kan ordnas i mönster som är läsbara för maskiner, liknande en QR-kod, lägga till kodad information till objekt. "Dessa mönster kan användas för att styra autonoma fordon eller för att instruera robotar när de hanterar arbetsstycken i en fabrik. Detta kan bli viktigt särskilt i inomhusapplikationer där GPS-enheter inte fungerar, Prof Lagerwall förklarar.

Skalen kan tillverkas för att endast reflektera vissa våglängder av ljus, som infraröd, som skulle vara osynligt för det mänskliga ögat. Eftersom skalen med flytande kristaller reflekterar ljus "rundstrålande, betyder att tittare ser samma mönster oavsett position och betraktningsvinkel, mönstren kan till och med avläsas av rörliga föremål. Dessutom, skalen kan tillverkas så att de ändrar sin struktur när de utsätts för vissa yttre påverkan, som tryck, värme eller specifika kemikalier.

Tillsammans med datorer för att tolka dessa förändringar, skalen kan användas som sensorer, till exempel, som trycksensorer i fingertopparna på robotar som möjliggör taktil återkoppling, vilket för närvarande är svårt att uppnå inom robotteknik. En annan tillämpning kan vara brandutgångsskyltar på väggar inne i byggnader som blir synliga först när temperaturen överstiger en viss tröskel. Den stora fördelen med dessa sensorer är att de passivt reagerar på yttre påverkan och inte behöver el och batterier.

Till sist, flytande kristaller kan användas för att förhindra förfalskning. Mikromönsterna som uppstår när skalen förs samman är unika och omöjliga att kopiera. Dessa okloningsbara mönster kan användas för att skapa okopierbara identifierare som kan fästas på värdefulla objekt, som konstverk eller dyra läkemedel. I kombination med kryptografiska verktyg skulle de kunna användas för att skapa ett system som säkerställer att en köpare eller användare har originalet och inte en förfalskade produkt.

Prof Lagerwall klargör att idéerna i rapporten kräver ytterligare forskning. "Vår förhoppning är att artikeln kan stimulera framtida forskning om flytande kristallina material till nya riktningar som är i linje med den nuvarande samhällsutvecklingen, " han sa.