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- BESSY II에서 공명 X선 산란을 사용해 연구원들은 이제 나선 구조의 피치를 결정
- 약 100nm(나노미터)에서 이는 매우 짧기 때문에 특히 빠른 스위칭 프로세스가 가능

빠른 스위칭 프로세스용 액정

국제 팀은 광전자공학에서 응용을 약속하는 새로 합성된 액정 화합물을 조사했다.
키랄성 중심이 하나만 있는 단순한 막대 모양의 분자는 실온에서 나선형 구조로 조직된다.
연구원들은 BESSY II에서 공명 X선 산란을 사용해 연구원들은 이제 나선 구조의 피치를 결정할 수 있었다. 약 100nm(나노미터)에서 이는 매우 짧기 때문에 특히 빠른 스위칭 프로세스가 가능하다. 

▲ 키랄성 중심이 하나만 있는 단순한 막대 모양의 분자는 실온에서 나선형 구조로 조직된다. (출처: 관련논문 Ultra-short helix pitch and spiral ordering in cholesteric liquid crystal revealed by resonant soft X-ray scattering) from the journal SOFT MATERIAL)

액정은 고체가 아닌 액체이지만 물리적 특성 중 일부는 결정처럼 방향성이 있다.
이는 분자가 특정 패턴으로 배열될 수 있기 때문이다. 가장 널리 사용되는 응용 프로그램에는 평면 패널 모니터와 디지털 디스플레이가 있다. 그것들은 전기장에 의해 광학적 특성이 전환될 수 있는 액정으로 만들어진 픽셀을 기반으로 한다.

일부 액정은 콜레스테릭 상으로 알려진 것을 형성한다.
분자는 구배를 특징으로 하는 나선형 구조로 배열되고 오른쪽 또는 왼쪽으로 회전한다.
"콜레스테릭 나선의 기울기는 인가된 전기장에 얼마나 빨리 반응하는지를 결정한다"고 HZB의 물리학자이자 현재 Soft Matter에 게재된 연구의 첫 번째 저자인 Dr. Alevtina Smekhova는 설명했다.

이것에서 그녀는 프라하, 모스크바, 체르노골로프카(Chernogolovk)에 있는 과학 아카데미의 파트너와 함께 프라하에서 개발된 EZL10 / 10이라는 액정 콜레스테릭 화합물을 조사했다.
"이러한 콜레스테릭 상은 일반적으로 여러 키랄 중심을 가진 분자에 의해 형성되지만 여기에서는 분자가 하나의 키랄 중심만 가지고 있다”고 Smekhova는 설명했다. 하나의 젖산 단위가 있는 단순한 분자 사슬이다.

BESSY II에서 팀은 이제 약한 X선 빛과의 이러한 연결을 조사하고 나선의 기울기와 공간적 배열을 결정했다. 측정 데이터에서 그들은 104nm의 피치를 결정했다! 이것은 이전에 알려진 액정의 콜레스테릭 상보다 2배 짧다. 추가 분석은 이 물질의 콜레스테릭 나선이 특징적인 길이를 가진 영역을 형성한다는 것을 보여주었다.

"이 매우 짧은 피치는 매우 짧은 스위칭 시간을 갖는 광전자 부품에 대해 재료를 독특하고 매우 유망하게 만든다"라고 Smekhova는 강조한다. EZ110 / 10 연결은 열 및 화학적으로 안정적이며 맞춤형 피치로 구조를 쉽게 추가로 변경할 수 있다.
(Soft Matter, 2021, doi: 10.1039 / D1SM01543E)
출처: Helmholtz Center Berlin for Materials and Energy GmbH

[더사이언스플러스=The SCIENCE Plus]

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