FOM-onderzoekers hebben ontdekt dat plastische kristallen, die een bijzondere vorm van materie vormen, gemaakt kunnen worden met behulp van staafvormige deeltjes.

Plastische kristallen zijn de broertjes van de wat bekendere vloeibare kristallen. In plastische kristallen zijn langwerpige moleculen op een regelmatig driedimensionaal rooster geordend, zoals het geval is in een vaste stof. Daarentegen kunnen de deeltjes wel vrij roteren, net als in een vloeistof. Dat komt omdat de deeltjes elektrisch geladen zijn, waardoor ze elkaar afstoten. Dat schept net genoeg bewegingsvrijheid om te kunnen draaien. Het resultaat is een bijzondere aggregatietoestand die tussen de vloeibare en vaste fase in zit.

 

De FOM-onderzoekers hebben een dergelijke fase nu voor het eerst gevormd met colloïden, deeltjes met een afmeting tussen één en duizend nanometer. Hun onderzoek leidde tot de creatie van een plastische glasfase waarin de deeltjes nog wel roteren, maar ze zich niet in een regelmatig rooster bevinden. Toch gedraagt het materiaal zich als een vaste stof.

 

De onderzoekers ontdekten dat het mogelijk is deze fase met een extern elektrisch veld om te zetten in een 3D-kristal, waarin wel een strikte orde bestaat. Het elektrische veld zorgt er allereerst voor dat de vrije rotaties verdwijnen. Onverwachts heeft dit ook tot gevolg dat de staafjes zich aan een regelmatig 3D-rooster conformeren. Dit proces is omkeerbaar: zodra het elektrisch veld verdwijnt, keert de plastische glasfase terug.

 

In hun publicatie laten de onderzoekers ook zien dat het schakelbare gedrag van de plastische glasfase interessant is voor toepassingen in beeldschermen (net als bij vloeibare kristallen). De plastische kristallen zouden bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in een kleurenbeeldscherm op basis van elektronische inkt.