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Una nueva fase nemática para cristales LCD

Actualidad Informática. Una nueva fase nemática para cristales LCD. Rafael Barzanallana. UMU

Las pantallas LCD utilizan cristales líquidos en una denominada fase nemática torsionada. Una cuarta fase nemática fue descubierta hace unos años y tiene que ser estudiada más a fondo. Se puede controlar más rápidamente con un campo eléctrico, lo que abre el camino para que las pantallas LCD consuman menos energía .

Tres de las cuatro fases nemáticas actualmente conocidas para cristales líquidos, se diferencian en la orientación espacial de las moléculas, como se ve en la imagen. La llamada Ntb por  fase nemática twist-bend  es prometedora para aplicaciones tales como pantallas de visualización o televisión.

Los cristales líquidos son una parte integral de nuestra vida diaria, ya que se utilizan en dispositivos como teléfonos móviles, monitores de ordenador y televisores. La gran mayoría de estos dispositivos utilizan moléculas que se llaman de cristal líquido nemático trenzado. Los pioneros del estudio de los cristales líquidos,  probablemente se sorprenderían de estas aplicaciones, que no podían prever.

El estudio de los cristales líquidos se inició entre 1850 y 1880, con la observación de las sustancias biológicas teniendo varios puntos de fusión . Un poco más tarde, se descubrió que era un estado de la materia que combina las propiedades de un líquido convencional y las de un sólido cristalino . El físico alemán Otto Lehmann propuso el nombre de cristal líquido, en 1890, para estas sustancias extrañas .

Los cristales líquidos, una nueva fase de la materia

Fueron divididas en tres familias principales que se llamaron mesofases o estado mesomorfo ( «formas intermedias » en griego) por el minerólogo George Friedel en 1922. El investigador distinguió tres mesofases que se refieren a menudo bajo los términos de fase nemática , esméctica y colestérica .

Georges Friedel (1865-1933) fue un minerólogo francés autor de importantes trabajos sobre los cristales líquidos. Definió las tres principales fases de cristales líquidos conocidos en el siglo XX, y fue responsable de la expresión  nemática a cualquiera de estas fases.

Existen subdivisiones, como se sabía había tres fases nemáticas en el siglo XX, incluyendo la famosa fase llamada de cristal líquido nemático torsionado, usado para pantallas LCD. Recordemos que en la fase nemática, aunque las moléculas que la componen están casi orientadas al azar como en líquidos convencionales , están preferentemente orientadas en la misma dirección. Es posible usar un campo eléctrico para controlar la dirección, de modo que las moléculas se pueden utilizar como interruptores, dejando pasar o no la luz .

Nuevos cristales líquidos para LCD

Resulta que en 2010, una cuarta fase nemática fue descubierta por investigadores de las universidades de Dublín y Hull. Esta fase se identificó algún tiempo después, se predijo en 1973. Recibió la fase nemática el nombre «twist -bending «. Los físicos y los químicos han publicado los resultados de un nuevo estudio de esta nueva etapa, en un artículo en la revista Nature Communications, también disponible en arXiv . Entre los probablemente interesados  se encuentra Pierre- Gilles de Gennes, uno de los grandes maestros de la teoría de los cristales líquidos.

Los investigadores descubrieron , a través de microscopía electrónica de transmisión, que las moléculas están dispuestas en una estructura de «torsión – flexión» con una periodicidad de aproximadamente 8 nm . Esto es aproximadamente 10000 veces la longitud más pequeña que el grosor de un cabello humano .

Según Corrie Imrie , uno de los químicos de la Universidad de Aberdeen , que estuvo involucrado en el descubrimiento, «esta nueva fase nemática tiene propiedades fascinantes que ofrecen verdaderos desafíos para nuestra comprensión de la materia condensada, pero también potencial real para aplicaciones » . Y el investigador añade que «estas aplicaciones podrían ser los dispositivos de visualización de conmutación rápida de pantallas realmente impresionantes, para mejorar la televisión en color, o sensores biológicos «.

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