Antureita nestekiteistä

Nestekiteiset elastomeerit (LCE), jotka ovat olennaisesti kumeja, joilla on nestekidemäisiä ominaisuuksia, voivat tehdä useita kiehtovia asioita erityisesti optiikan, fotoniikan, televiestinnän ja lääketieteen aloilla.

Ne voivat käpertyä, taipua, vääntyä, kasaantua ja venyä kun se altistetaan valolle, lämmölle, kaasuille ja muille ärsykkeille. Koska ne ovat niin herkkä, ne ovat ihanteellisia sellaisiin sovelluksiin kuten keinotekoiset lihakset ja verisuonet, toimilaitteet, anturit, muovimoottorit ja lääkejakelujärjestelmät. Niitä voidaan käyttää jopa mekaanisesti viritettävinä peilittöminä "kumi" lasereina.

Kent State Universityn kemiallisen fysiikan professori Peter Pálffy-Muhoray sekä hänen kumppaninsa Institute of Technology Japanista ovat kehittäneet ensimmäisen tyypin kolesteerista nestekide-elastomeeriä, joka mahdollistaa sen emissoida laservaloa, ilman peilejä vaikka sitä samalla venytetään.

Vuonna 2001 Pálffy-Muhoray, Bahman Taheri ja useat muut tutkijat osoittivat, että nestekiteitä voisi käyttää heijastamaan laservaloa edestakaisin materiaalin sisällä, ilman mitään ulkoisia peilejä. Kuitenkin, lasersäteilyn taajuuden tarkka ohjaus ei ollut mahdollista silloin.

Heidän uusin työ käsittelee viritettävää laserointia yksikiteisessä kolesteerisessa nestekide elastomeerissä (CLCE) ja tarkkoja rastitustilojen mittauksia.

Työn tuloksia voi hyödyntää esimerkiksi antureissa, joita voidaan lukea etäältä optisen kuidun avulla. Kehitettyjä elastomeerejä voi käyttää nyt myös tarkasti viritettävinä valonlähteinä.

Venymän tai puristuksen erittäin tarkan mittauksen perustana on nemaattisen kierreakselin suunnan mukaiset mekaaniset rasitusvoimat. Seostamalla CLCE-näytettä laserväriaineella, voi havaita sen laserointia sekä lasimaisessa että kumimaisessa tilassa.

Työssä osoitettiin ensimmäistä kertaa, että sekä CLCE:n kierrenousu että laseroinnin aallonpituus ovat lineaarisesti riippuvaisia CLCE-kalvoon suunnatusta rasituksesta.

Jännityksen lisäksi nestekide-elastomeerien muodonmuutoksella voidaan seurata myös lämpötilaa ja erilaisten kemikaalien läsnäoloa.

Näyttötekniikkaan aikanaan vahvasti vaikuttanut kierrenemaattinen vaikutus löydettiin Kent State Universityssä tehdyissä tutkimuksissa vuonna 1971.