磁性液晶催生新式顯示器應(yīng)用

美國(guó)加州大學(xué)河濱分校(UCR)的科學(xué)家們打造出一種新式的磁性液晶，具有可經(jīng)由外部磁場(chǎng)進(jìn)行即時(shí)與可逆控制的光學(xué)特性，從而為未來(lái)的新式顯示器應(yīng)用鋪路。
這種液晶為仰賴磁操控即時(shí)且非接觸特質(zhì)的應(yīng)用開啟了各種可能性，例如招牌、海報(bào)、書寫板以及電子看板。
在現(xiàn)代電子顯示器中所使用的市售液晶，一般都由柱狀或板狀分子組成。當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)，分子旋轉(zhuǎn)并沿著電場(chǎng)方向?qū)R，從而實(shí)現(xiàn)快速的透射光調(diào)諧。
主導(dǎo)這項(xiàng)研究計(jì)劃的UCR教授殷亞東(Yadong Yin)表示，這種新式液晶基本上是液體分散狀的──一種磁奈米柱的簡(jiǎn)單水分散體。研究人員們以磁奈米柱取代商用的非磁性柱狀分子。
這些磁奈米柱由于具有可快速因應(yīng)外部磁場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因而能以類似于商用柱狀分子的方式作業(yè)。奈米柱在施加磁場(chǎng)時(shí)開始旋轉(zhuǎn)，并重新排列成平行磁場(chǎng)的方向，并影響偏光的透射率。

殷亞東及其他研究人員們?cè)趯?shí)驗(yàn)室開發(fā)出的磁驅(qū)動(dòng)液晶具有幾種新的特點(diǎn)。首先，可透過(guò)外部磁場(chǎng)在遠(yuǎn)端作業(yè)，而不必使用電極 (商用液晶所用的電氣切換方式則需要昂貴的透明電極)。其次，奈米柱比商用液晶中的分子更大得多，因此，可利用固定分散矩陣的方式輕松地固定其方向。
再者，磁奈米柱可用于生產(chǎn)薄膜液晶，并以結(jié)合磁校準(zhǔn)與微影制程的方式完全或選定部份區(qū)域來(lái)固定方向，從而建立不同的偏光圖形，以及控制所選區(qū)域的偏光透射率。
這種薄膜在一般光線下無(wú)法法顯示視覺資訊，但在偏光下則可顯示高對(duì)比度，使其可作為防偽應(yīng)用的理想選擇，殷亞東表示，這以商用液晶是不可能實(shí)現(xiàn)的。此外，這種磁性液晶的材料是由氧化鐵和氧化矽制造的，也比基于有機(jī)分子的商用液晶更便宜也更環(huán)保。
這種新式液晶還可應(yīng)用在光學(xué)調(diào)變器──用于控制光的振幅、相位、偏振與傳導(dǎo)方向的光通訊元件。
這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)來(lái)自于殷亞東實(shí)驗(yàn)室首創(chuàng)以磁奈米柱取代商用系統(tǒng)中的柱狀分子，以產(chǎn)生可經(jīng)由磁性控制的液晶。因?yàn)榫驮谶M(jìn)行文獻(xiàn)檢閱后，研究團(tuán)隊(duì)們瞭解到生產(chǎn)可用磁性液晶的挑戰(zhàn)就在于生成磁奈米柱。
殷亞東說(shuō)，在此以前的研究一直局限于使用一些只具有有限磁反應(yīng)的材料。而殷亞東與研究人員門利用在膠體奈米結(jié)構(gòu)合成方面的專業(yè)知識(shí)，生產(chǎn)出可形成液晶且對(duì)于磁場(chǎng)展現(xiàn)強(qiáng)烈反應(yīng)的磁奈米柱──甚至是冰箱上的磁鐵都能操控這些液晶呢!