Жидкие кристаллы представляют собой структуры, которые с макроскопической точки зрения ведут себя, как жидкости, но при этом их атомы ориентированы наподобие кристаллов. Это позволяет жидким кристаллам самоорганизовываться в так называемые метафазы, состояния, имеющие одновременно свойства твердого тела и жидкости при определенных условиях.
Эта особенность дала возможность жидким кристаллам найти широкое применение во многих сферах, от систем отображения до оптики и фотоники.
Одно из привлекательных свойств жидких кристаллов – возможность манипулировать их оптическими характеристиками с помощью электрических, оптических и магнитных полей. На сегодняшний день существуют различные методы управления жидкими кристаллами, применяющиеся в самых разнообразных областях.
К примеру, были созданы перенастраиваемые линзы и микрорезонаторы на основе жидких кристаллов.
Тем не менее, науке и технике все еще необходимы более быстрые и универсальные подходы к управлению свойствами жидких кристаллов. В частности, необходимы методы для размещения капель жидких кристаллов на поверхности.
На сегодняшний день нанесение жидких кристаллов, согласно шаблону, осуществляется при помощи метода, напоминающего струйную печать. Однако для работы этой системы нужно дорогостоящее оборудование. Кроме того, метод требует достаточно большого количества времени. Для решения этих проблем группа ученых из National Institute of Optics (Италия) предложила использовать самоорганизацию капель жидких кристаллов.
Этот метод эффективен в том числе и потому, что капли жидких кристаллов могут быть перенесены в нужную точку при помощи электрического поля. Соответственно, реализация этого подхода проще, чем использование аналога струйной печати, даже для больших площадей.
В рамках предложенного метода, вместо внешнего напряжения используются пироэлектрические свойства ниобата лития (применяемого в качестве кристаллической подложки). Охлаждение или нагрев этого материала приводит к появлению поверхностных зарядов. Из-за того, что жидкие кристаллы состоят из полярных молекул, они подвержены действию электрического поля, сформированного этими зарядами, т.е. способны перемещаться и организовываться в соответствии с узором сегнетоэлектрических областей в ниобате лития. Под воздействием упомянутых электрических полей может происходить даже дробление капель жидкого кристалла или, наоборот, слияние их в более крупную структуру.
В качестве доказательства жизнеспособности предложенного метода, исследователи в ходе эксперимента показали, каким образом самоорганизация может привести к созданию перестраиваемых линз на основе жидких кристаллов.
В ближайшем будущем команда надеется сократить время, необходимое для наблюдения упомянутых перестроек и перемещений, чтобы обеспечить более широкое применение технологии в фотонных устройствах.
