Химики из Японии создали люминесцентные жидкие кристаллы, способные, при механическом и тепловом воздействии «переключать» эмиссию, излучая три различных цвета.

Известно небольшое количество металлоорганических и органических соединений, способных переключаться между двумя цветами, но о переключении между тремя до сих пор не было известно. Исследователи предполагают, что новая система может стать основой новых сенсорных технологий или технологий изготовления дисплеев.

Йосимицу Сагара (Yoshimitsu Sagara) и Такаси Като из Университета Токио получили жидкокристаллические материалы из эквимолярной смеси двух сложных полиароматических соединений – макроциклической бубликообразной молекулой, содержащей 23 ароматических цикла, и клинообразной молекулой, состоящей из углеводородной цепи, связанной с системой из четырех циклов.

Нагрев смеси до 146°C и охлаждение до комнатной температуры приводит к образованию мицеллярной кубической жидкокристаллической фазы, которая при освещении ультрафиолетом светится крановато-оранжевым светом. Если эту фазу нагреть до 90°C и растереть механически, например, между двумя предметными стеклами микроскопа или с помощью шпателя, кристаллическая фаза переходит в призматическую, которая уже отличается зеленой эмиссией. Призматическая фаза может перейти обратно в излучающую красно-оранжевый свет кубическую фазу за счет нагревания до 146°C. При этом механическое растирание и кубической и призматической фаз приводит к образованию третьей фазы, которая излучает уже желтый свет. Таким образом, подходящее чередование нагрева и механического воздействия позволяет переключаться между тремя различными цветами.

Рис. 1. Вариации типе организации жидкокристаллических
фаз приводят к изменгению цвета эмиссии материала.
(Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2011,
DOI: 10.1002/anie.201100914).

Като заявляет, что новая система содержит лишь один тип светоизлучающих центров – π-сопряженная система, содержащая антраценовые фрагменты. Исследователь поясняет, что фазовый переход, вызванный термическим или механическим воздействием, приводит к изменению взаимного расположения люминофоров и различной люминесценции.

По словам Като, самое важное в обнаруженном явлении заключается в том, что трехцветной люминесценции можно добиться, используя люминофор лишь одного типа. Возможно, что новая система может найти применение для слежения за свойствами деталей из полимеров – история механических и термических воздействий на такие материалы может быть детектирована в результате наблюдения за люминесцентными свойствами.

Флин Кастлс (Flynn Castles), специалист по оптическим свойствам жидких кристаллов из Кембриджа отмечает, что наиболее важным достижением новой работы можно считать демонстрацию возможности трех цветов за счет использования только одного люминесцентного материала – в принципе, комбинация трех основных цветов в составе дисплеев может привести к генерации любого цвета.