En ny teknik för att ändra strukturen hos flytande kristaller kan leda till utvecklingen av snabbreagerande flytande kristaller lämpliga för nästa generations bildskärmar - 3-D, förstärkt och virtuell verklighet – och avancerade fotoniska applikationer som spegellösa lasrar, biosensorer och snabb/långsam ljusgenerering, enligt ett internationellt team av forskare från Penn State, Air Force Research Laboratory och National Sun Yat-sen University, Taiwan.

"De flytande kristallerna vi arbetar med kallas blåfas flytande kristaller, " sa Iam Choon Khoo, William E. Leonhard professor i elektroteknik, vem är motsvarande författare till denna artikel. "Det viktigaste med den här forskningen är den grundläggande förståelsen för vad som händer när du tillämpar ett område, vilket har lett till utvecklingen av Repetitively-Applied Field-teknik. Vi tror att den här metoden nästan är en universell mall som kan användas för att omkonfigurera många liknande typer av flytande kristaller och mjuk materia."

Blåfas flytande kristaller typiskt självmontera till en kubisk fotonisk kristallstruktur. Forskarna trodde att de genom att skapa andra strukturer kunde utveckla egenskaper som inte fanns i den nuvarande formen. Efter nästan två års experiment, de insåg att genom att applicera ett intermittent elektriskt fält och låta systemet slappna av mellan applikationerna och avleda ackumulerad värme, de kunde sakta locka kristallerna till stabila och fältfria ortorhombiska och tetragonala strukturer.

De resulterande flytande kristallerna visar ett fotoniskt bandgap som kan skräddarsys till var som helst inom det synliga spektrumet, och har snabba svar som krävs för en mängd olika nästa generations bildskärmar och avancerade fotoniska applikationer. Tillsatsen av en polymer till kristallerna kan stabilisera dem i ett brett temperaturområde, från fryspunkt till nästan kokpunkt jämfört med deras typiska orörda motsvarigheter som är stabila inom endast 5 graders intervall. Polymerställningen påskyndar också växlingssvaret.

I den senaste forskningen, teamet tillämpar lärdomarna från denna studie för att skapa nya kristallstrukturer och orienteringar med hjälp av det elektriska fältet från en laserkälla.

Pappret, "Omkonfiguration av tredimensionella flytande kristallina fotoniska kristaller genom elektrostriktion, " publicerades online denna vecka i Naturmaterial .