Tháng 09, 2019
Thứ hai
Chủ Nhật, ngày 14/06/2020 13:11 PM (GMT+7)

Tìm thấy dạng tinh thể lỏng mới giúp màn hình chân thật hơn

Được đề xuất trong lý thuyết từ thập niên 1910, mãi đến tận ngày nay giới khoa học mới tìm thấy được nó trong thực tế, giúp ứng dụng vào các công nghệ mới trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder (Mỹ) vừa phát hiện một trạng thái mới của vật chất, mở ra tương lai cho ngành công nghiệp vật liệu hay những công nghệ mới. Bằng cách dùng một số hợp chất tinh thể lỏng có sẵn, nhóm nghiên cứu tạo ra pha sắt điện của tinh thể lỏng.

Tìm thấy dạng tinh thể lỏng mới giúp màn hình chân thật hơn - 1

Tinh thể lỏng được ứng dụng rộng rãi ngày nay trong công nghệ hiển thị. Ảnh: Lifewire.

Có nhiều dạng tinh thể lỏng mà phổ biến nhất là nactic dùng để làm màn hình TV. Vì vật chất ở giữa pha rắn và pha lỏng, nó mang được ưu điểm của cả hai thể, từ đó dễ dàng ứng dụng để tạo ra nhiều đồ vật, công nghệ mới và đó cũng là lý do giới khoa học rất quan tâm đến tinh thể lỏng.

Tìm thấy dạng tinh thể lỏng mới giúp màn hình chân thật hơn - 2

Giáo sư Noel Clark nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder.

Hai nhà vật lý Peter Debye và Max Born vào năm 1912 và 1916 đã công bố nhiều nghiên cứu về tinh thể lỏng. Theo đó, hai ông đưa ra một đề xuất mới về cấu trúc của tinh thể lỏng, không phải các phân tử hữu cơ hình que mang điện tích và sắp xếp ngẫu nhiên, mà chúng được sắp xếp trật tự.

Sự bố trí này giúp điện cực của phân tử hút nhau, chuyển động và cùng hướng về một chiều, chiều này được ảnh hưởng từ các điện trường bên ngoài. Tính chất này được gọi là hiện tượng sắt điện thường xảy ra ở vật chất rắn, giới khoa học đã hiểu biết nhiều về nó nhưng cách nó diễn ra ở tinh thể lỏng vẫn là một câu hỏi lớn.

Với mong muốn tìm được câu trả lời và tạo ra dạng vật chất thỏa mãn tính chất đó, nhóm khoa học ở Đại học Colorado Boulder đã khởi động dự án từ năm 2017. Lúc bấy giờ, họ phát triển hợp chất RM734, được cấu tạo từ những phân tử hữu cơ hình que mang điện, rồi theo dõi hành vi của nó trong điện trường.

Tìm thấy dạng tinh thể lỏng mới giúp màn hình chân thật hơn - 3

Quá trình thay đổi chiều của các phân tử trong hợp chất khi nhiệt độ thay đổi. Ảnh: Chen et al., PNAS, 2020.

RM734 có tính chất như tinh thể lỏng ở nhiệt độ cao, nhưng khi hạ thấp nhiệt độ nó bắt đầu xuất hiện nhiều lý hóa tính khác thường, sắp xếp phân tử trở nên trật tự. Từ quan sát này, nhóm nghiên cứu bắt đầu đào sâu để tìm hiểu kỹ hơn về hợp chất.

“Nghiên cứu này giống như khi ta thấy một bóng đèn phát sáng nhưng tìm không ra phích cắm, bởi lỗ điện của nó thậm chí còn sáng hơn. Nghĩa là, chúng ta biết trước về hiện tượng và cách vật chất sẽ phản ứng, nhưng lý do tại sao thì ta chưa biết,” nhà vật lý Noel Clark từ đại học cho biết.

Các thử nghiệm tiếp theo cho thấy trạng thái của RM734 khi ở nhiệt độ thấp có độ nhạy cao hơn từ 100 đến 1.000 lần, chúng tương tác rất tốt với điện trường bên ngoài với tốt hơn rất nhiều so với nactic hay các dạng các tinh thể lỏng khác.

Trật tự trong sắp xếp phân tử của vật chất trở nên hoàn hảo. Khi được làm lạnh hơn, chúng càng ngay hàng thẳng lối hơn, dường như tất cả phân tử tạo nên RM734 đều đứng song song và cùng chỉ về một hướng duy nhất. “Quan sát này cho thấy, thật sự có một chất lỏng mang tính chất sắt điện của chất rắn,” ông Clark cho biết.

Tìm thấy dạng tinh thể lỏng mới giúp màn hình chân thật hơn - 4

Sau 1.000 lần thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tìm ra điều kiện tốt nhất để hợp chất phát huy hết tính chất trội của mình. Ảnh: Chen et al., PNAS, 2020.

Những câu hỏi xung quanh hiện tượng sắt điện của RM734 vẫn còn chưa được giải đáp hết, nhưng giới khoa học tin chắc còn nhiều tinh thể lỏng khác kì dị như vậy, chỉ là ta chưa khám phá ra. Với phát hiện này, cánh cửa dẫn đến những công nghệ mới được mở ra rất rộng.

Trong tương lai, nhiều loại màn hình mới, các công nghệ hiển thị, màu sắc hay bộ nhớ máy tính sẽ được nâng cấp và cải thiện rất nhiều nếu tinh thể lỏng có tính chất của chất rắn như RM734 được áp dụng vào sản xuất.

“Có hơn 40.000 bài nghiên cứu về nematic và các tính chất của nó, và ta đã có những thành tựu vượt bậc về công nghệ. Còn đối với RM734 và những hợp chất họ hàng chưa tìm ra, ta sẽ có được những gì nếu hiểu biết hết về chúng?” nhà vật lý Clark chia sẻ.

Quang Niên (Theo Science Alert)

Tin đọc nhiều

Vaccine Covid-19 của Nga: Sớm nhất có phải tốt nhất? Sau khi Nga thông báo đã cấp phép vaccine chống Covid-19 đầu...
Hành trình của Sophia - nữ robot giống người nhất thế giới Thế giới tương lai hiện ra trước mắt qua cuộc hành trình của...
Quay màn hình trên Windows 10 mà không cần phần mềm Nếu đang sử dụng Windows 10, bạn có thể tận dụng nhanh thanh...
Bizzi: Giải pháp công nghệ giúp kế toán giảm tải, doanh nghiệp hưởng lợi Giải pháp của Bizzi sẽ giảm 80% khối lượng công việc của kế...