Ferronematyki to materiały przyszłości. Polscy naukowcy mierzą się z wyzwaniami technicznymi oraz ograniczeniami finansowymi, próbując udoskonalić te materiały i ich zastosowania.
Ferronematyki to materiały przyszłości?
„Ferroelektryk to materiał, w którym dipole elektryczne zaczynają porządkować swoje orientacje, wskazując wspólny kierunek – niczym igły maleńkich kompasów ustawiające się zgodnie z polem magnetycznym” – czytamy w Serwisie Naukowym Uniwersytetu Warszawskiego.
Ferroelektryki reagują na bardzo słabe pola elektryczne, co w praktyce umożliwia precyzyjne sterowanie właściwościami materiału – na przykład sposobem, w jaki przepuszcza lub odbija światło.
Badacze z Japonii odkryli kilka lat temu, że stan ferroelektryczny można uzyskać w nematyku, czyli ciekłym krysztale o najmniejszym stopniu uporządkowania. Nematyk to wciąż ciecz, mimo że tworzące go cząsteczki są uporządkowane wzdłuż wspólnego kierunku.
„Połączenie właściwości ferroelektryka i nematyka nazwano ferronematykiem. Można to porównać do próby połączenia własności cieczy z namagnesowaniem: z jednej strony materiał zachowuje płynność, a z drugiej – wszystkie jego mikroskopijne magnesy ustawiają się zgodnie w jednym kierunku” – czytamy w serwisie.
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego twierdzą, że odkrycie ferroelektrycznych nematyków wzbudziło ogromne zainteresowanie w gronie naukowym. Dzięki takim materiałom wyświetlacze ciekłokrystaliczne mogłyby zużywać znacznie mniej energii niż obecne ekrany w smartfonach, tabletach, komputerach czy telewizorach. Sprzęt nie rozładywałby się tak szybko.
Wiemy już, że istnieje wiele rodzajów ferroelektrycznych nematyków. Oprócz tych najprostszych są także takie o strukturze periodycznej, np. z domenami o przeciwnie skierowanych momentach dipolowych, albo takie, w których dipole tworzą układy spiralne
Innym obiecującym zastosowaniem są folie PDLC, czyli cienkie warstwy tworzywa sztucznego, w którym rozproszone są drobne krople ciekłego kryształu. „Takie folie są już produkowane na masową skalę – głównie w Chinach – i stosowane m.in. w oknach czy biurowych ściankach działowych. Umożliwiają one regulację przepuszczalności światła, a więc także stopnia prywatności, poprzez zmianę przyłożonego napięcia elektrycznego” – wyjaśnia Serwis Naukowy UW.
Naukowcy pracują teraz nad tym, jak najefektywniej rozproszyć krople ferronematyku w strukturze folii. Pomagają im w tym surfaktanty – środki powierzchniowo czynne, znane chociażby z detergentów – które ułatwiają kontrolę nad kształtem i rozmiarem takich mikroskopijnych kropli.
