News image News image News image News image News image News image News image News image


Трехмерные жидкокристаллические устройства на основе углеродных нанотрубок
Нанотехнологии в технике - Технологии

трехмерные жидкокристаллические устройства на основе углеродных нанотрубок

Интересное научное достижение сделано учеными из Кембриджа: им удалось скомбинировать в одной структуре жидкие кристаллы и вертикально расположенные углеродные нанотрубки таким образом, чтобы получилось трехмерное жидкокристаллическое устройство с перестраиваемой конфигурацией. Это инженерное решение открывает совершенно новые возможности для контроля свойств молекул в жидких кристаллах, позволяющего перемещать их в различных направлениях, и таким образом создавать сложные компоненты оптических систем, такие как элементарные линзы в многопучковых системах.

Эта технология еще очень молода, но проводимые испытания уже позволяют говорить о ее потенциальных применениях в адаптивных оптических системах, таких как сенсоры волнового фронта для оптометрии, цифровые видеокамеры, рассеиватели света и разрабатываемые в настоящее время устройства с дисплеями для чтения без наклона головы.

Молекулы жидкого кристалла имеют форму, позволяющую им при помещении в ячейку самопроизвольно выстраиваться относительно друг друга, образуя структуру оптически активного пикселя. В устройстве дисплея такие жидкокристаллические пиксели используются для изменения поляризации света, проходящего через них, а степень изменения поляризации, которую мы различаем как контрастность, варьируется с помощью напряжения, подаваемого на электроды вверху и внизу жидкокристаллической ячейки. Напряжение заставляет молекулы жидкого кристалла вращаться, и их пространственная ориентация влияет на свойства проходящего через ячейку света.

Геометрия ячейки, в свою очередь, определенным образом ограничивает направления, в которых свет попадает в нее, и это, соответственно, влияет на взаимодействие света с молекулами жидкого кристалла, приводя к двухмерности получаемых оптических эффектов. Если добавить элемент третьего измерения и подсоединить его к нижнему электроду ячейки, то с помощью изменений электрического напряжения появится возможность создания трехмерной оптический структуры. На рисунке показан простой пример, где тонкий проводящий стержень, соединенный с нижним электродом, создает гауссову геометрию электрического поля, которая формирует мельчайшие микролинзы в структуре жидкокристаллического материала. Множество таких стержней обеспечит в системе микролинз существование фокусных расстояний, которые будут зависеть от подаваемого на микролинзы напряжения. Такой принцип в системах с перестраиваемой конфигурацией имеет многочисленные приложения в адаптивных оптических системах (системах с динамическим управлением формой волнового фронта для компенсации случайных возмущений и повышения предела разрешения наблюдательных приборов, степени концентрации излучения на приемнике и т. п. ) и в голографических трехмерных дисплеях.

Руководитель работы, Тим Уилкинсон (Tim Wilkinson) подробно рассказал о новой системе: «Моя идея заключалась в комбинировании жидких кристаллов и нанотехнологии для создания нового гибридного устройства. Жидкие кристаллы позволяют создать оптический модулятор с перестраиваемой конфигурацией (то есть можно создать двухмерные пиксели на основе жидкого кристалла, которые контролируются с помощью трехмерной электродной структуры, организованной вертикально расположенными многостенными углеродными нанотрубками).

В обычном жидкокристаллическом устройстве (таком как дисплейный экран) электроды пикселей находятся перед и позади пикселя, просто переключая его состояние. В новом гибридном устройстве нижним электродом является многостенная углеродная нанотрубка (МУНТ) на кремниевой подложке, образующая третье измерение системы. В результате получается еще более сложная геометрия электрического поля и, соответственно, более сложная картина ответа молекул жидкого кристалла на изменения этого трехмерного поля – таким образом возникает сложный трехмерный профиль отражения света жидкокристаллическим слоем. И вот таким образом с помощью довольно простых структур и переключения напряжений мы получаем сложный оптический элемент.

В качестве примера работы получающейся системы можно привести случай, когда все МУНТ на нижнем электроде подключены к одному и тому же напряжению. Форма возникающего электрического поля, окружающего каждую отдельную МУНТ, является гауссовой; таким же является профиль отражения света жидкокристаллической системой. Визуально это выглядит как множество мельчайших линз, каждая из которых находится в центре своей МУНТ, и при расстоянии между МУНТ в 10 мкм каждая линза отделена от соседней также на 10 мкм. Изменяя напряжение, подаваемое на нанотрубки, мы можем выключить или включить микролинзы, варьируя их фокусное расстояние. Можно перечислить множество применений такой переключаемой системы из микролинз: это адаптивные оптические системы, где важна возможность отдельной фокусировки каждой линзы, или системы активного рассеивания света в дисплеях для чтения без наклона головы (head-up display devices).

Наиболее важной особенностью описанного научного достижения является изменение нашего восприятия возможностей жидкокристаллических устройств. Внедрение третьего измерения в их структуру наделяет жидкокристаллические системы новыми возможностями дизайна и изменяет их характеристики. Если адресно подключить напряжение к каждой углеродной нанотрубке в составе такой трехмерной системы, то становится возможным создание более сложных трехмерных изображений, подобных трехмерным фотографическим голограммам. Однако отличие изображений, получаемых с помощью жидкокристаллических устройств на нанотрубках, от голограмм в том, что можно будет по желанию динамически изменять картинку на мониторе. Описанная технология позволит создавать дисплеи нового поколения с трехмерным изображением».

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Наночастицы в сточных водах

News image

Малоугловое нейтронное рассеяние выявило зависимость дальнейшей судьбы наночастицы от наличия или отсутствия у не...

Почему наночастицы плавятся при низкой т

News image

При уменьшении размеров частицы изменяются не только её механические свойства, но также и её термодинамические ха...

Германия: нанотехнологии улучшают автомо

News image

Германское Министерство, курирующее исследовательские работы, объявило о намерении инвестировать 38 миллионов евро в программу NanoMobil. Це...

Наземные солнечные фотоэлектрические уст

News image

Эффективное использование солнечной энергии в интересах широкого развития экологически чистой электроэнергетики возможно лишь в случае пр...

Новый материал увеличит емкость чипов па

News image

Ученые из университета Северной Каролины создали композитный материал, который позволит радикально увеличить емкость компьютерных чипов па...

Прорыв в солнечной энергетике? Во всяком

News image

Коммерчески успешные технологии в любой области могут возникнуть различными путями. Иногда они появляются на базе пр...

Защита от биологического и химического о

News image

Нанокомпании уже несколько лет подряд совершенствуют системы защиты от химического и биологического оружия.Только 2002 году пр...

Американцы вывели кошку, которая светитс

News image

Новости по теме: Кошка-бомж выгнала из дома хозяевNike выпустил специальную модель для сайта DiggИзуродованное пластикой ли...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Новый метод создания электродов для измерения свойств н

Ученые, изучающие физические явления на наноуровне, хорошо знают, что «припаять» контакты к единичной органической молекуле зачастую намного сложнее, чем синтезировать са...

Обои смогут защитить здание от повреждений

Berry Plastics в сотрудничестве с Army Corp of Engineers разработала новые обои, которые способны защитить здания от повреждений. Обои под на...

Нанотрубки научились получать в промышленных масштабах

Углеродные нанотрубки, основу для сверхпрочных материалов, можно будет получать в промышленных масштабах: благодаря изобретению американских химиков их стоимость заметно снизится. Нанотрубка – ...

ИЗОБРЕТЕН ОПТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП С ЗОЛОТЫМ ПЕРОМ

Немецкие и швейцарские физики придумали оптический микроскоп с золотым пером , который сможет конкурировать с громоз...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.