Ученый с факультета чистых и прикладных наук Университета Цукубы разработал метод получения электропроводящих полимеров, имеющих спиральную конфигурацию. Используя жидкий кристалл в качестве шаблона, он смог производить оптически активные полимеры, которые могут преобразовывать свет в круговую поляризацию. Такой подход может помочь снизить стоимость смарт-дисплеев. Результаты исследования опубликованы в Molecular Crystals and Liquid Crystals.
В наши дни поход в магазин электроники может быть ошеломляющим, если вам случится забрести в проход с телевизором. За последние годы размеры телевизоров значительно расширились, а цены снизились. Это в основном связано с внедрением органических светоизлучающих устройств (OLED), которые представляют собой полимеры на основе углерода, которые могут светиться на перестраиваемых оптических длинах волн.
Эти сопряженные полимеры, которые имеют чередующиеся одинарные и двойные связи , являются электропроводящими и имеют цвета, которые можно контролировать путем химического легирования другими молекулами. Их степень окисления также может быть быстро изменена с помощью электрического напряжения , что влияет на их окраску. Однако для будущего развития могут потребоваться новые материалы, которые могут использовать преимущества других видов оптических свойств, таких как круговая поляризация.
Теперь исследователь из Университета Цукубы представил метод создания полимеров, запертых в спиральную конфигурацию, с использованием расходуемого жидкокристаллического шаблона. «Полимеры, обладающие как оптической активностью, так и люминесцентной функцией, могут излучать свет с круговой поляризацией», — говорит профессор Хиромаса Гото.
Для этого процесса молекулы жидких кристаллов изначально имели прямую конфигурацию. Добавление молекул мономера заставило жидкие кристаллы скручиваться в спиральную конфигурацию. Это придает структуре «хиральность» или рукоятку, делая ее ориентированной либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Прикладывалось электрическое напряжение, которое запускало полимеризацию мономеров. Затем жидкокристаллический шаблон удаляли, оставляя полимер замороженным в спиральной форме.
Нарушая зеркальную симметрию, полимер имеет возможность преобразовывать линейно поляризованный свет в круговую поляризацию. Фурановые кольца в полимере не только способствуют электропроводности , но и помогают стабилизировать спиральную структуру.
«Взаимодействия пи-стекинга между кольцами позволяют полимеру объединяться в высокоупорядоченную хиральную систему», — говорит профессор Гото. Полученный полимер был протестирован с использованием спектроскопии поглощения с круговым дихроизмом, и было обнаружено, что он обладает сильной оптической активностью в видимом диапазоне длин волн. Будущие приложения этого процесса могут включать более дешевые и энергоэффективные электронные дисплеи.
