Современные технологии отображения информации могут вскоре стать значительно доступнее и экономичнее. Прорыв в этой области совершили исследователи из Университета Цукуба, разработавшие электропроводящие полимеры со спиральной архитектурой. Уникальность этих материалов заключается в их способности преобразовывать плоскополяризованный свет в свет с круговой поляризацией, что открывает новые горизонты для создания дисплеев.
Тенденция к увеличению размеров экранов при одновременном снижении их стоимости во многом обусловлена развитием OLED-технологии (органические светодиоды). Эти дисплеи излучают свет самостоятельно при подаче электрического тока. Однако научный поиск не стоит на месте: ученые исследуют альтернативные оптические явления, такие как использование циркулярно-поляризованного света (круговой поляризации), чтобы найти пути для дальнейшего совершенствования и удешевления технологий.
Что такое круговая поляризация света?
Это оптическое явление можно представить наглядно. Если световая волна состоит из двух перпендикулярных плоских волн одинаковой интенсивности, но сдвинутых по фазе на четверть периода (90°), результирующий вектор электрического поля начинает вращаться. Для наблюдателя конец этого вектора описывает окружность, словно движется по спирали. Такой свет и называют циркулярно-поляризованным.
Японским ученым удалось синтезировать полимеры, которые не только имеют спиральную форму, но и сами способны излучать свет с круговой поляризацией.
Обратите внимание: Быстрая и прочная связь между мозгом и кишечником может привести к возникновению нового «шестого чувства».
Важно отметить, что исходные молекулы жидких кристаллов, использованные в процессе, имеют линейную, а не спиральную структуру.
Полимеры со спиральной структурой преобразуют плоскополяризованный свет в круговой. Изображение: University of Tsukuba
Как создавали спиральные полимеры?
В основе метода лежит использование жидких кристаллов в качестве матрицы или шаблона. К этой матрице добавили мономеры — простые молекулярные «кирпичики», способные соединяться в длинные цепи (полимеры). Присутствие мономеров заставило кристаллическую решетку закрутиться в спираль, что привело к возникновению хиральности — свойства, при котором объект не совпадает со своим зеркальным отражением, как левая и правая руки.
На жидкокристаллическую систему с мономерами воздействовали электрическим полем, которое инициировало процесс полимеризации (соединения мономеров в цепи). После завершения реакции шаблон удалили, а полученный полимер сохранил «замороженную» спиральную конфигурацию. Именно эта асимметричная форма позволяет материалу нарушать зеркальную симметрию света, преобразуя линейно-поляризованное излучение (где вектор поля остается в одной плоскости) в циркулярно-поляризованное.
Секрет стабильности и проводимости
Ключевую роль в свойствах нового материала играют фурановые кольца, входящие в структуру сопряженных полимеров. Фуран — это ароматическое соединение с пятичленным кольцом, содержащим атом кислорода. Эти кольца обеспечивают высокую электропроводность полимера и дополнительно стабилизируют его спиральную форму. Упорядоченность всей хиральной системы достигается за счет пи-стэкинга — специфического нековалентного взаимодействия между электронными облаками ароматических колец в соседних молекулярных цепях.
Лабораторные испытания подтвердили, что созданный полимер демонстрирует выраженную оптическую активность именно в видимой части спектра, что критически важно для дисплеев. В перспективе это открытие может лечь в основу нового поколения экранов: более энергоэффективных, доступных по цене и обладающих высокой читаемостью даже при ярком солнечном свете, что является проблемой для многих современных устройств.
#наука #новости #в мире #экран #оптическиеиллюзии #учёные #новые технологии #наука и техника
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Оптически активные полимеры — шаг к дисплеям нового поколения.