Les chercheurs ont développé un nouveau moyen pour les cristaux liquides de conserver des informations sur leur mouvement. L'utilisation de cette méthode pourrait faire progresser des technologies comme les appareils de mémoire et les capteurs, ainsi que pour ouvrir la voie à de futurs matériaux doux qui sont à la fois intelligents et flexibles.
Les cristaux liquides, qui sont utilisés dans les écrans d'affichage des cristaux liquides (LCD) pour les téléviseurs et les téléphones, contiennent des molécules qui imitent les propriétés des liquides et des solides, ce qui leur donne des propriétés uniques. Bien que les matériaux mous comme les liquides, les gels et les polymères aient été largement utilisés pour leurs structures faciles à processus et leurs propriétés légères, elles ont tendance à se déformer facilement et nécessitent souvent un remplacement.
Les matériaux quotidiens sont faits de molécules qui s'alignent dans des directions préférées. Mais les cristaux liquides pourraient devenir beaucoup plus utiles si leurs molécules sont toutes orientées dans une direction, ce qui est appelé l'ordre polaire.
Cela peut être difficile à faire dans les matériaux mous, a déclaré Xiaoguang Wang, professeur adjoint en génie chimique et biomoléculaire à l'Ohio State University et co-auteur de l'étude publiée dans Physique de la nature.
« La matière douce ne peut pas rivaliser avec le stockage existant à l'état solide en vitesse, en fiabilité ou en miniaturisation, donc la question devient comment pourrions-nous contrôler sa structure interne pour le rendre compétitif ou comparable aux matériaux durs traditionnels », a déclaré Wang.
En recherchant une solution, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient programmer le mouvement des cristaux liquides à l'aide de forces externes, telles que le liquide ou l'électricité. Dans le cas de cette étude, des gouttelettes d'eau ont été utilisées pour déterminer si les scientifiques pouvaient influencer l'interface du cristal liquide.
Tout d'abord, l'équipe a gravé des piliers dans un morceau de silicium et des cristaux liquides infusés entre les espaces. Ensuite, une couche d'eau a été introduite sur le dessus.
Semblable à la façon dont les poteaux nord et sud d'un aimant réagiraient à un champ magnétique, les chercheurs ont vu que selon l'endroit où la gouttelette était déplacée, les molécules répondraient immédiatement en pointant dans cette direction. En déplaçant la gouttelette sur les cristaux liquides une deuxième fois, ce mouvement pourrait ensuite être changé et pointé dans une nouvelle direction, a déclaré Wang.
De manière significative, l'expérience a également révélé que les molécules de cristal de liquide pouvaient apprendre à se souvenir de leur orientation, ouvrant de nouvelles façons pour que les matériaux souples échangent des informations sans avoir besoin d'électronique. « Il peut mémoriser la directionnalité des informations que nous y écrivons, ce qui signifie que notre système basé sur un vecteur fonctionne comme un dispositif de mémoire », a déclaré Wang.
Alors que les scientifiques travaillent toujours à incorporer cette méthode dans des projets plus importants, gagner la capacité de contrôler la position des molécules des cristaux liquides pourrait conduire non seulement à de nouvelles fonctionnalités pour toutes sortes de technologies, mais aussi à de nouveaux types de physique, a déclaré Ufuoma Kara, auteur principal de l'étude et d'un ancien associé de recherche diplômée à l'Ohio State.
« En imposant un plus grand niveau de polarité au sein de ces matériaux de cristal liquide, nous pouvons explorer de nouveaux niveaux d'applications », a-t-il déclaré. « Une partie de cela comprend l'élargissement de la quantité de connaissances capables d'être intégrées dans leurs systèmes. »
Bien que ce ne soit pas une mince affaire, être capable de cultiver des matériaux avec de telles capacités à plus grande échelle suggérerait que la prochaine génération de cristaux liquides pourrait un jour agir à la fois comme des processeurs informatiques super-petites et de vastes dispositifs de stockage de mémoire reprogrammables.
« Il y a quelque chose de très excitant dans cette découverte, et je pense que c'est une excellente base pour susciter une certaine curiosité chez les jeunes qui veulent poursuivre ce type de science », a déclaré Kara.
