Поход в магазин электроники в наши дни может стать ошеломляющим опытом, если вы случайно забредете в телевизионный отдел. Размеры телевизоров значительно расширились за последние годы, в то время как цены упали. В основном это связано с внедрением органических светоизлучающих устройств (OLED), которые представляют собой полимеры на основе углерода, способные светиться на настраиваемых оптических длинах волн. Эти сопряженные полимеры, которые имеют чередующиеся одинарные и двойные связи, являются электропроводящими и имеют цвета, которыми можно управлять путем химического легирования другими молекулами. Степень их окисления также может быть быстро изменена с помощью электрического напряжения, что влияет на их окраску. Однако для дальнейшего развития могут потребоваться новые материалы, которые могут использовать преимущества других видов оптических свойств, таких как круговая поляризация.

Теперь исследователь из Университета Цукубы представил метод создания полимеров, замкнутых в спиральную конфигурацию, с использованием жертвенного жидкокристаллического шаблона. "Полимеры, которые обладают как оптической активностью, так и люминесцентной функцией, могут излучать свет с круговой поляризацией", - говорит автор исследования профессор Хиромаса Гото. Для этого процесса молекулы жидких кристаллов изначально имели прямую конфигурацию. Добавление молекул мономера привело к закручиванию жидких кристаллов в спиральную конфигурацию. Это придает структуре "хиральность" или направленность, делая ее ориентированной либо по часовой стрелке, либо против нее. Было приложено электрическое напряжение, которое вызвало полимеризацию мономеров. Затем жидкокристаллический шаблон удаляли, оставляя полимер замороженным в спиральной форме. Нарушая зеркальную симметрию, полимер обладает способностью преобразовывать линейно поляризованный свет в круговую поляризацию. Фурановые кольца в полимере не только способствуют повышению электропроводности, но и помогают стабилизировать спиральную структуру. "Взаимодействия пи-стекинга между кольцами позволяют полимеру агрегироваться в высокоупорядоченную хиральную систему", - говорит профессор Гото. Полученный полимер был протестирован с использованием спектроскопии поглощения кругового дихроизма, и было обнаружено, что он обладает сильной оптической активностью на видимых длинах волн. Будущие области применения этого процесса могут включать более дешевые и энергоэффективные электронные дисплеи.

Эта работа была поддержана Японским обществом содействия науке (JSPS), Гранты в помощь научным исследованиям (Магнитные свойства магнитооптически активных спиральных полимеров, № 20K05626).