Ученые-химики из Калифорнийского университета в Риверсайде создали новый тип жидких кристаллов, оптические свойства которых быстро и обратимо изменяются при помощи воздействия внешнего магнитного поля. Результаты работы калифорнийских ученых могут послужить основой для создания новых типов жидкокристаллических дисплеев, работа которых основана на бесконтактной методике магнитного управления и которые могут быть использованы в качестве указателей, дорожных знаков, плакатов и рекламных щитов.

В существующих современных жидкокристаллических дисплеях, используемых в телевизорах, компьютерах и смартфонах, применяются жидкие кристаллы, молекулы которых имеют пластинчатую форму или форму коротких прутков. Когда к коллоидному раствору, содержащему эти кристаллы, прикладывается электрическое поле, кристаллы начинают быстро вращаться и выравниваются вдоль направления приложенного поля, позволяя свету беспрепятственно проходить сквозь структуру.

"Жидкие кристаллы, разработанные нами, в корне отличаются от используемых в нынешнее время. По сути, они являются простым водяным коллоидным раствором в объеме которого находятся очень мелкодисперсные наночастицы определенной формы, изготовленные из магнитного материала" - рассказывает Ядонг Иин (Yadong Yin), профессор химии из Калифорнийского университета, - "Мы использовали магнитные наночастицы вместо прутковых молекул кристаллов из немагнитного материала. Но с оптической точки зрения, что магнитные наночастицы, что немагнитные молекулы работают абсолютно схожим образом. Разница заключается только в том, что наночастицы моментально реагируют на изменения внешнего магнитного поля".

Под влиянием магнитного поля наночастицы перестраиваются, формируя упорядоченную структуру, ось которой параллельна направлению магнитного поля и которая обладает высоким коэффициентом пропускания поляризованного света определенной длины волны. У магнитных жидких кристаллов, разработанных в лаборатории профессора Иина, имеется несколько преимуществ по сравнению с жидкими кристаллами. Благодаря управлению внешним магнитным полем не требуется использования прозрачных электродов, сетки которых обходятся достаточно дорого при производстве обычных жидкокристаллических дисплеев. Во-вторых, магнитные наночастицы имеют гораздо большие размеры, нежели размеры молекул обычных жидких кристаллов. В результате этого, ориентацией наночастиц можно управлять с более высокой точностью, что может обеспечить большую контрастность, яркость и цветопередачу изображения.

Помимо вышеуказанных преимуществ, магнитные наночастицы позволят изготавливать более тонкие структуры жидкокристаллических дисплеев. А еще на этапе производства можно задавать различные коэффициенты пропускания света для различных участков будущих дисплеев, что позволит упростить производство заказных дисплеев и индикаторов, служащих для отображения ограниченного числа видов информации.

Кроме жидкокристаллических дисплеев нового типа, магнитные жидкие кристаллы могут быть использованы в устройствах, называемых оптическими модуляторами. Такие устройства широко используются в области оптических коммуникаций и служат они для управления амплитудой, фазой, поляризацией и направлением распространения импульсов света, несущих информацию.