MForum.ru
07.10.2010,
Химики Университета Вандербильта создали новый класс жидких кристаллов с уникальными электрическими свойствами, которые могут повысить производительность дисплеев, используемых на мобильных телефонах. Основой результатов, изложенных в двух статьях научного журнала «Journal of Materials Chemistry», стали исследования, которые последние 5 лет проводили профессор химии Piotr Kaszynski и аспирант Bryan Ringstrand. Если говорить кратко, то химиками были созданы «жидкие кристаллы с беспрецедентным электрическим диполем, более чем в два раза превосходящем диполи существующих жидких кристаллов».
Напомню, электрические диполи представляют собой идеализированную электронейтральную систему, состоящую из точечных и равных по абсолютной величине положительного и отрицательного электрических зарядов. Чем выше данные заряды и больше расстояние между ними, тем больший диполь они производят. В жидких кристаллах, значение электрического диполя обратно пропорционально связано с пороговым напряжением, соответствующем минимальному значению напряжения, при котором жидкий кристалл работает – чем больше диполь, тем ниже пороговое напряжение. Кроме того, диполь является одним из ключевых факторов, определяющим как быстро жидкие кристаллы могут переключаться между светлым и темным состоянием – чем больше диполь, тем быстрее переключаются кристаллы.
Коммерческий потенциал
Одновременно с публикацией результатов исследований авторами была подана патентная заявка на новый класс материалов, а некоторые из компаний производящих ЖК-дисплеи, уже заинтересовались полученными результатами и занимаются изучением вопроса. По словам Piotr Kaszynski, жидкие кристаллы, разработанные в ходе исследований, обладают основными свойствами, делающими их пригодными для коммерческого применения, но все же перед появлением в коммерческих продуктах они должны пройти дополнительные испытания на прочность, срок службы и воспроизводимость характеристик.
В процессе прохождения подобных испытаний новый класс жидких кристаллов будет добавлен в состав сложных молекулярных смесей, которые используются при создании жидкокристаллических дисплеев. Эти смеси комбинируют различные типы жидких кристаллов и других добавок, которые используются для уточнения их характеристик, в том числе вязкости, температуры, оптических и электрических свойств, а также химической стойкости. Причем каждая из десятков существующих конструкций жидкокристаллических дисплеев требует различного состава смеси.
Научная значимость
С 1988 года ученые обнаружили более 100 тысяч природных и синтетических соединений имеющих жидкокристаллическое состояние. При этом было установлено, что одной из предпосылок для подобного состояния является то, что молекулы должны быть в форме стержня или диска. Вторым требованием является то, что они должны содержать жесткие и гибкие части. Именно этот хрупкий баланс двух противоположных факторов нужен для того, чтобы произвести материал, находящийся на полпути между кристаллом и жидкостью. Однако даже в наши дни многие аспекты этого необычного состояния остаются для ученых загадкой.
Например, до сих пор не выяснено, при какой температуре жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Существующие мнения сходятся к тому, что увеличение диполя обычно поднимает эту температуру. Таким образом, новый тип жидких кристаллов синтезированных Kaszynski и Ringstrand, вполне может пригодиться для проверки этой теории путем создания пары жидких кристаллов одинаковой геометрии, но разными электрическими диполями, и измерения их температуры перехода. Также исследователи обнаружили, что тонкие структурные различия оказывают гораздо большее влияние на температуру перехода, чем изменения в напряженности электрического диполя.
Уникальная "цвиттерионная " структура
Важным отличием нового класса жидких кристаллов является его "цвиттерионная" (http://en.wikipedia.org/wiki/Zwitterion) структура. Если не вдаваться в химию, то цвиттерионы – это химические соединения, обладающие общим нулевым электрическим зарядом, но содержащие положительно и отрицательно заряженные группы. Созданные Kaszynski и Ringstrand жидкие кристаллы содержат цвиттерион из отрицательно заряженной неорганической части и положительно заряженной органической части. Кстати, впервые идея создания цвиттерионных жидких кристаллов пришла к Kaszynski почти 17 лет назад, когда он только начинал работать в Университете Вандербильта. Однако, необходимые для этого результаты фундаментальных исследований появились лишь в 2002 году, когда были разработаны технологии давшие исследователями из Вандербильта возможность начать работу в данном направлении.
Резюме
Результаты, полученные химиками из Университета Вандербильта, способны оказать большое влияние на многие области современного цифрового мира, ведь ЖК-дисплеи используются повсеместно, в том числе в компьютерных мониторах, ноутбуках и мобильных телефонах. Конечно, до коммерческого внедрения преложенного класса жидких кристаллов пройдет еще немало времени (если оно вообще состоится), но не следует забывать, что результаты одних исследований – это база для других. Тем более что увеличение быстродействия и снижение энергопотребления – это одной из ключевых направлений модернизации дисплеев современных мобильных устройств.
© Антон Печеровый,
Публикации по теме:
12.01. [Новости компаний] Производство электроники: Резонит начинает оснащать оборудованием уже 4-ю производственную площадку, в Алабушево / MForum.ru
27.12. [Новости компаний] Развитие сетей: МегаФон рассказывает об улучшении связи в Новосибирске / MForum.ru
22.12. [Новости компаний] Развитие сетей: МегаФон улучшил качество голосовых вызовов в мессенджерах / MForum.ru
19.12. [Новости компаний] ЦОД: ВымпелКом и Key Point Group договорились о строительстве ЦОД в Екатеринбурге / MForum.ru
19.12. [Новости компаний] Развитие сетей: ВымпелКом ускорил мобильный интернет в Ростовской области за счет рефарминга / MForum.ru
23.08. [Новинки] Анонсы: POCO Pad 5G появился в Индии / MForum.ru
23.08. [Новинки] Анонсы: Vivo Y03t официально представлен на Филлипинах / MForum.ru
22.08. [Новинки] Анонсы: Tecno Spark Go 1 получил экран 120 Гц и чипсет Unsioc / MForum.ru
22.08. [Новинки] Xiaomi представила планшет Redmi Pad SE 8.7 на мировом рынке. Изначально новинка появилась в Индии. / MForum.ru
21.08. [Новинки] Анонсы: iQOO Z9s и iQOO Z9s Pro представлены официально / MForum.ru
21.08. [Новинки] Анонсы: Представлены OnePlus Buds Pro 3 с двумя ЦАП, адаптивным ANC и настройкой Dynaudio / MForum.ru
21.08. [Новинки] Слухи: Snapdragon 7s Gen 3 получит гораздо более быстрые GPU и CPU / MForum.ru
20.08. [Новинки] Слухи: Раскрыты подробности о Snapdragon 8 Gen 4 / MForum.ru
20.08. [Новинки] Анонсы: Tecno Phantom V Fold 2, V Flip 2 доступны для предварительного заказа перед анонсом / MForum.ru
19.08. [Новинки] Анонсы: Xiaomi Smart Band 9 теперь доступен в Европе / MForum.ru
16.08. [Новинки] Анонсы: Доступный смартфон Redmi A3x появился в Индии / MForum.ru
16.08. [Новинки] Анонсы: Представлены Moto Watch 120 с металлическим корпусом и AMOLED-дисплеем / MForum.ru
15.08. [Новинки] Анонсы: Oppo A80 5G появился в Нидерландах / MForum.ru
14.08. [Новинки] Анонсы: Pixel Buds Pro 2 на новом чипе Tensor A1 от Google представлены официально / MForum.ru
14.08. [Новинки] Анонсы: Google Pixel Watch 3 с Bluetooth LE Audio представлены официально / MForum.ru
14.08. [Новинки] Анонсы: Официально представлены компактный Google Pixel 9 Pro и Pixel 9 Pro XL / MForum.ru
14.08. [Новинки] Анонсы: Представлен тонкий Pixel 9 Pro Fold с обновленным шарниром / MForum.ru
14.08. [Новинки] Анонсы: Google Pixel 9 с мощным процессором и обновленной камерой представлен официально / MForum.ru
13.08. [Новинки] Анонсы: Realme C63 5G на базе Dimensity 6300 представлен официально / MForum.ru
13.08. [Новинки] Анонсы: официально представлен Infinix Xpad оснащенный 11-дюймовым дисплеем и LTE / MForum.ru