Les robots et les appareils image du futur pourraient être fabriqués à partir de cristaux liquides, grâce à une nouvelle découverte qui élargit considérablement le potentiel des produits chimiques déjà courants dans les écrans d#39ordinateurs et les montres numériques.
- Les cristaux liquides pourraient être la clé de l'avenir des robots et des appareils image.
- Une nouvelle découverte permet de manipuler les propriétés moléculaires des cristaux liquides grâce à l'exposition à la lumière.
- Cette méthode pourrait conduire à la création d'outils programmables pouvant changer de forme en réponse à des stimuli, comme des robots souples ou des objectifs de caméra automatiques.
Les résultats, un moyen uncomplicated et peu coûteux de manipuler les propriétés moléculaires des cristaux liquides soumis à une exposition à la lumière, sont désormais publiés dans Innovative Resources.
« Grâce à notre méthode, n#39importe quel laboratoire disposant d#39un microscope et d#39un ensemble de lentilles peut organiser l#39alignement des cristaux liquides selon le modèle qu#39il souhaite », a déclaré l#39auteur Alvin Modin, doctorant étudiant la physique à Johns Hopkins. « Les laboratoires industriels et les fabricants pourraient probablement adopter cette méthode en un jour. »
Les molécules de cristaux liquides s#39écoulent comme un liquide, mais elles ont une orientation commune comme dans les solides, et cette orientation peut changer en réponse à des stimuli. Ils sont utiles dans les écrans Lcd, les instruments d’imagerie biomédicale et d’autres appareils nécessitant un contrôle précis de la lumière et des mouvements subtils. Mais contrôler leur alignement en trois dimensions nécessite des strategies coûteuses et compliquées, a déclaré Modin.
L#39équipe, qui comprend Robert Leheny, professeur de physique à Johns Hopkins, et Francesca Serra, professeure adjointe de recherche, a découvert qu#39elle pouvait manipuler l#39orientation tridimensionnelle des cristaux liquides en contrôlant l#39exposition à la lumière d#39un matériau photosensible déposé sur du verre.
Ils ont projeté une lumière polarisée et non polarisée sur les cristaux liquides à travers un microscope. Dans une lumière polarisée, les ondes lumineuses oscillent dans des directions spécifiques plutôt que de manière aléatoire dans toutes les instructions, comme elles le feraient dans une lumière non polarisée. L’équipe a utilisé cette méthode pour créer une lentille microscopique de cristaux liquides capable de focaliser la lumière en fonction de la polarisation de la lumière qui la traverse.
Tout d’abord, l’équipe a émis une lumière polarisée pour aligner les cristaux liquides sur une surface area. Ensuite, ils ont utilisé une lumière ordinaire pour réorienter les cristaux liquides vers le haut à partir de ce prepare. Cela leur a permis de contrôler l’orientation de deux types de cristaux liquides courants et de créer des motifs présentant des caractéristiques de la taille de quelques micromètres, soit une portion de l’épaisseur d’un cheveu humain.
Les résultats pourraient conduire à la création d#39outils programmables qui changent de forme en réponse à des stimuli, comme ceux nécessaires aux robots souples ressemblant à du caoutchouc pour manipuler des objets et des environnements complexes ou aux objectifs de caméra qui se concentrent automatiquement en fonction des situations d#39éclairage, a déclaré Serra, qui est également associé. professeur à l#39Université du Danemark du Sud.
« Si je voulais créer une forme tridimensionnelle arbitraire, comme un bras ou une pince, je devrais aligner les cristaux liquides de manière à ce que lorsqu#39il est soumis à un stimulus, ce matériau se restructure spontanément dans ces formes », a déclaré Serra. « Jusqu#39à présent, l#39data manquante était de savoir comment contrôler cet axe tridimensionnel de l#39alignement des cristaux liquides, mais nous avons désormais un moyen de rendre cela achievable. »
Les scientifiques travaillent pour obtenir un brevet pour leur découverte et prévoient de la tester davantage avec différents styles de molécules de cristaux liquides et de polymères solidifiés constitués de ces molécules.
« Certains varieties de buildings ne pouvaient pas être tentés auparavant parce que nous n#39avions pas le bon contrôle de l#39alignement tridimensionnel des cristaux liquides », a déclaré Serra. « Mais maintenant nous le faisons, donc l#39imagination de chacun est limitée pour trouver une composition intelligente à construire avec cette méthode, en utilisant un alignement variable tridimensionnel de cristaux liquides. »
