3min

Tags in dit artikel

,

Een Biaxaal vloeibaar kristal met een DUBBLE-bundellijn is ontdekt. Onderzoekers van de Universiteit van Utrecht ontdekten per toeval het langverwachte molecuul. DUBBLE-bundellijn houdt in dat er twee hoofdassen aanwezig zijn. De variant met één enkele hoofdas is al jaren te vinden in LCD-schermen. De nieuwe kristallen kunnen de technologie een grote stap vooruit brengen.

Een vloeibaar kristal, oftewel LC (Liquid Crystal, denk aan LCD, Liquid Crystal Display), is een vloeistof met langwerpige moleculen die licht kunnen breken. Het bijzondere aan vloeibaar kristal is dat het de eigenschappen heeft van een vloeistof, dit wil zeggen dat het kan stromen, maar toch een interne vaste structuur heeft. De moleculen kunnen dus vrij bewegen, als in een vloeistof, maar zijn wel allemaal dezelfde kant op gericht.

In een LCD-scherm kun je dit zien als je je vinger op het scherm drukt. Een LCD-scherm beïnvloed de richting die de moleculen op kijken. Dit gebeurt door middel van elektrische spanning. Door de moleculen goed te zetten breken deze het licht zo dat de juiste kleuren ontstaan. Veertig jaar geleden was er al een voorspelling dat dit molecuul bestond. Recent onderzoek had al aangetoond dat de DUBBLE-bundellijn met twee hoofdassen zou moeten bestaan.

Onderzoekers zijn al jaren op zoek naar ‘De assepoester van de vloeibare kristallen’, zoals het gedoopt werd. Al eerder werd een ingewikkeld biaxiaal molecuul ontwikkeld dat een soort banaanvorm had. Toch bleef er een verhitte discussie bestaan over de vraag of dit nou écht biaxiale vloeibare kristallen waren.


Toch ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Utrecht nu dat deze biaxiale vloeibare kristallen ‘zelfs vrij gemakkelijk en spontaan’ kunnen ontstaan.

Voor het onderzoek gebruikten de wetenschappers DUBBLE. De DUBBLE (Dutch Belgium Beam Line) is één van de dertig meetfaciliteiten rond de synchotronring van de ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) te Grenoble. De röntgenstraling die door de ESRF-synchotron wordt opgewekt kan door DUBBLE gebruikt worden. De straling is bijzonder intens en omspant bijna het hele golflengtegebied van het elektromagnetisch spectrum. Met röntgenverstrooiing kunnen wetenschappers structuren bestuderen met afmetingen van één nanometer tot één micron.

De wetenschappers onderzochten de vloeibaar kristallijne ordening van plankvormige deeltjes, die weer in het mineraal Goethiet zitten. Hierbij onthulde de röntgenstraling de 3d-structuur van de kristallen. Het bleek dat de kristallen zich in de nematische fase, de fase waarin ze zich in een richting ordenen, zich in meer dan 1 dimensie, namelijk alle 3, konden ordenen.

De kristallen in de huidige LCD-schermen ordenen zich langs 1 as. De staafvormige bijvoorbeeld op basis van hun lengteas, en de schijfvormige moleculen op basis van hun kortste zijde. De lengte en breedte week bij deze dus duidelijk af van de andere dimensies. Veertig jaar geleden werd echter al voorspeld dat moleculen met verschillende lengten, breedten en hoogten, zich langs twee assen zouden kunnen ordenen.

De nieuwe kristallen kunnen veel sneller bewegen dan de huidige. Dit betekent dat ze geschikt zouden zijn voor 3D-televisie of zeer snelle optische schakelaars.

Toch zijn de huidige Goethietdeeltjes met een simpele plankvorm nog niet direct toepasbaar voor deze nieuwe technologieën. Ze nemen teveel licht op, zijn nog te groot, en daardoor te langzaam. Ondanks dat alles lijkt het een kwestie van tijd voordat ze wel te vinden zijn in de hedendaagse consumententechniek.