UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO

La tesis doctoral titulada “Nonlinear optical and structural properties of new bent-core liquid crystal materials (Propiedades ópticas no lineales y estructurales de nuevos materiales de tipo bent-core)”, realizada por Ibon Alonso Villanueva en el Departamento de Física de la Materia Condensada de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, ha sido distinguida con el premio Glenn Brown 2010.

El premio Glenn H. Brown es un galardón que, desde 1986, otorga cada dos años la Sociedad Internacional de Cristales Líquidos a las mejores tesis doctorales que se realizan en todo el mundo sobre la temática general de los cristales líquidos, tanto en lo referente a la física, como a la , o aplicaciones de estos materiales. El prestigio de este premio resulta evidente con sólo comprobar que muchos de los que, en su día han sido distinguidos con el mismo, son hoy investigadores de renombre a nivel internacional.

El jurado que otorga el premio ha destacado el esfuerzo invertido en la obtención y caracterización de nuevos materiales de cristal líquido para aplicaciones en óptica no lineal y en fotoalineamiento (usado en la actualidad en la tecnología de almacenamiento de datos como CDs y DVDs), así como el desarrollo de métodos alternativos para el estudio estructural de estos materiales, utilizando técnicas de difracción de rayos X, y las contribuciones realizadas en el campo de las llamadas “fases oscuras”, que sólo ocurren ocasionalmente en este tipo especial de cristales líquidos.

Cristales líquidos: Un estado intermedio de la materia

El término cristal líquido se refiere a un estado intermedio de la materia entre sólido y líquido. Los sólidos cristalinos son sistemas estrictamente ordenados. Para ver esto podemos imaginar que construimos un cristal colocando un “motivo” dado (conjunto de átomos o moléculas) con idéntica orientación en cada uno de los puntos de una red periódica tridimensional.

Por otro lado, los constituyentes microscópicos de un líquido se encuentran completamente desordenados, tanto en lo referente a su posición como a su orientación, dando así lugar a la isotropía característica del medio fluido. Un cristal líquido es entonces un fluido que, contrariamente a un líquido convencional, presenta cierto grado de orden. Esto ocurre, a veces, en sistemas formados por moléculas orgánicas con formas alargadas (algo similar a cómo se ordenan paralelamente las cerillas en una caja) o forma de disco y que, por razones de interacción entre las mismas, dan lugar a líquidos con un fuerte carácter anisótropo y propiedades particulares que los hacen sumamente interesantes, tanto desde el punto de vista de la investigación básica como de sus aplicaciones.

Se trata de un campo claramente multidisciplinar que abarca la química orgánica en lo referente a la síntesis de nuevos materiales, diferentes campos de la física (física de la materia “blanda”, física de fluidos, óptica, reología, etc.), y la ingeniería de materiales, en lo que respecta a las posibles aplicaciones. Cabe destacar, por último, que los cristales líquidos tienen aplicaciones tecnológicas tan importantes como las pantallas (LCD) que tan ampliamente se utilizan en la actualidad.

Bananas: El último grito

Muchas de las propiedades físicas de los cristales líquidos dependen en gran medida de la forma molecular de las moléculas que los conforman. En los últimos años han comenzado a estudiarse con gran entusiasmo materiales líquidos cristalinos cuyas moléculas tienen forma de V o de boomerang (bent-core liquid crystals), si bien en la jerga se acostumbra a decir que tienen forma de banana (banana-shaped liquid crystals).

Estos materiales son sumamente atractivos desde el punto de vista de la investigación básica al presentar un número importante de nuevas estructuras con propiedades físicas interesantes, lo cual dio origen en el mundo de los cristales líquidos a una autentica bananamanía. En su tesis, Ibon Alonso llevó a cabo el estudio de un conjunto de cristales líquidos tipo banana estratégicamente elegidos, teniendo en cuenta tanto su interés a nivel de ciencia básica como en posibles aplicaciones tecnológicas. Durante su trabajo utilizó técnicas electroópticas, de óptica no lineal y de difracción de rayos X, proponiendo nuevos métodos de estudio estructural que han sido luego empleados por numerosos investigadores.

Conclusiones más relevantes

El trabajo de Ibón Alonso permitió fijar la estrategia para incrementar la respuesta no lineal de materiales de cristal líquido, lo que permitiría fabricar, por ejemplo, moduladores de luz ultrarrápidos, útiles en el campo de las telecomunicaciones.

Por otro lado, se consiguió resolver las organizaciones moleculares de un conjunto de diferentes estructuras totalmente novedosas y desconocidas con anterioridad.

Finalmente, el estudio de las llamadas fases oscuras, características de los cristales líquidos tipo bent-core permitió proponer un prototipo de display basado en uno de estos materiales. El dispositivo obtenido presenta una respuesta muchísimo más rápida que los LCDs comúnmente empleados y la enorme ventaja de no requerir alineamiento, siendo este último el auténtico handicap en la industria de los LCDs.

Ibon Alonso Villanueva llevó a cabo su tesis entre Septiembre de 2004 y Noviembre de 2008 dentro del Grupo de Cristales Líquidos de la Facultad de Ciencia y Tecnología bajo la supervisión de los Profesores César L. Folcia y Josu Ortega. El trabajo en su conjunto ha dado lugar a 11 publicaciones en revistas internacionales de reconocido prestigio. Ibon Alonso recibirá el premio el próximo mes de Julio, en Cracovia (Polonia), en la 23ª Conferencia Internacional de Cristales Líquidos.