Un equipo de investigadores dirigido por el profesor asistente Yuki Arakawa, Universidad Tecnológica de Toyohashi, ha cristalizado en líquido con éxito moléculas en forma de varilla conjugadas π con grupos alquiltio que contienen azufre, y desarrolló moléculas de alta birrefringencia que exhiben cristal líquido nemático con alta fluidez en rangos de temperatura, incluida la temperatura ambiente. Se espera que este diseño molecular ofrezca un nuevo material de cristal líquido que contribuya a la resolución de imagen de alta calidad de las pantallas de cristal líquido.

Los materiales de cristal líquido con alta birrefringencia y constante dieléctrica han contribuido a reducir el voltaje de activación y mejorar la velocidad de respuesta de las pantallas de cristal líquido (LC). Recientemente, Se han adoptado varios enfoques para aplicar materiales LC de alta birrefringencia a películas reflectantes de luz polarizadas circularmente de banda ancha para películas de mejora de brillo. oa láseres LC colestétricos para oscilación continua.

En términos de practicidad, Los materiales LC deben desarrollarse formando fases LC a temperatura ambiente o fijando el estado de orientación de LC. Sin embargo, mejorar la birrefringencia y la constante dieléctrica requiere tanto una estructura molecular anisotrópica como una riqueza de electrones, haciendo inevitable un aumento en la temperatura de transición de fase (especialmente el punto de fusión) debido a las grandes fuerzas intermoleculares. En breve, es difícil formar un estado cristalino líquido a temperatura ambiente.

El profesor asistente Yuki Arakawa y su equipo se interesaron por los grupos alquiltio (SCmH2m + 1) que contienen azufre, un componente de aguas termales y uno de los pocos recursos excedentes que tiene Japón. Aunque los grupos alquiltio tienen una alta polarización y se espera que sean un grupo de sustitución eficaz para la mejora de la birrefringencia, Solo se han informado unos pocos casos exitosos de moléculas en forma de varilla con grupos alquiltio que forman cristales líquidos debido a su dificultad para cristalizar.

El profesor asistente Yuki Arakawa y su equipo introdujeron cadenas de alquilo sustancialmente largas que tienen cinco o más carbonos en un terminal de una estructura de difenilacetileno con grupos alquiltio para revelar que se exhibe cristalinidad líquida durante el proceso de enfriamiento. Se considera que esto se debe al hecho de que entre las moléculas alineadas de manera antiparalela, Los grupos alquilo largos inhiben el empaquetamiento cristalino molecular y, por lo tanto, permiten que las moléculas giren y se trasladen mientras mantienen su orientación. lo que eventualmente conduce a la formación de una fase de cristal líquido. Es más, El equipo observó un fenómeno en el que el punto de fusión disminuyó debido a la gran flexión y las propiedades de baja donación de electrones de los grupos alquiltio. y logró desarrollar una molécula que exhibe cristalinidad líquida en rangos de temperatura, incluida la temperatura ambiente. Cambiar el número de carbonos en los grupos alquiltio después de introducir largas cadenas de alquilo permite la formación de una fase esméctica altamente ordenada con una estructura de capa de alta viscosidad y una fase nemática (N) con baja viscosidad. que es particularmente importante para aplicaciones ópticas. La comparación con análogos de oxígeno confirmó una mejora significativa de las propiedades ópticas.

"Sólo hubo unos pocos informes sobre moléculas con estructura en forma de varilla con grupos alquiltio que exhiben fases cristalinas líquidas, y ningún estudio reveló las características de estas moléculas, incluyendo la razón por la que tienden a no formar fases cristalinas líquidas. Ahora nuestro objetivo es utilizar las características de cada fase al máximo para explorar varias propiedades físicas ópticas y electrónicas, incluyendo no solo propiedades ópticas sino también propiedades de semiconductores, "dice el profesor asistente Arakawa.