Vloeibare kristallen worden zo ongeveer overal voor gebruikt – van kleine digitale horloges tot grote TV-schermen, van optische apparatuur tot biomedische sensoren. Desondanks is er relatief weinig bekend over de precieze moleculaire structuur van dergelijke kristallen op het grensvlak met lucht.

Recent onderzoek onder leiding van professor Juan de Pablo van het Institute for Molecular Engineering (University of Chicago) heeft voorheen onbekende eigenschappen aan het licht gebracht van dit grensvlak tussen lucht en enkele veelgebruikte vloeibare kristallen.

'De effectiviteit van vloeibare kristallen is afhankelijk van de mate waarin hun moleculaire oriëntatie aan een grensvlak kan worden gecontroleerd,' stelt De Pablo. 'Een beter begrip van dit grensvlak kan leiden tot de ontwikkeling van betere vloeibaar-kristal displays en sensors.'

Vloeibare kristallen verkeren in een toestand tussen vloeibaar en vast – ze kunnen als een vloeistof stromen maar hebben ook enkele eigenschappen van vaste stoffen. De moleculen hebben de vorm van staafjes die zich op verschillende manieren kunnen oriënteren. Bepaalde vloeibare kristallen ondergaan een faseverandering als reactie op een temperatuurverandering. In de zogenaamde nematische fase zijn de staafvormige moleculen parallel maar ongeorganiseerd georiënteerd. In de smectische fase zijn de moleculen ook parallel georiënteerd, maar dan in duidelijke lagen georganiseerd.

Het onderzoek van De Pablo heeft onthuld dat het grensvlak van een vloeibaar kristal een zeer geordende structuur (als van een vaste stof) aan het kristal opdrukt die zich vervolgens tot diep in de kristalmassa voortzet, vooral in de nematische en smectische fasen. Deze ontdekking kan de weg bereiden voor het ontwikkelen van gevoelige vloeibaar-kristal interfaces voor het detecteren van chemicaliën en biologische moleculen.