Materiały ciekłokrystaliczne są wykorzystywane w urządzeniach elektronicznych, optycznych i wszelkiego rodzaju przetwornikach i czujnikach. Ciekły kryształ nie jest ani cieczą, ani kryształem – to forma pośrednia. Jej fazy przejściowe różnią się ułożeniem cząsteczek. Najczęściej spotykane ciekłe kryształy to faza nematyczna i faza smektyczna.
Ciekłokrystaliczna” grupa badawcza WAT od 1975 r. projektuje i syntezuje nowe związki ciekłokrystaliczne dla zastosowań praktycznych. Naukowcy analizują, jak budowa chemiczna cząsteczki ciekłego kryształu wpływa na właściwości fizykochemiczne, optyczne i elektryczne. Na tej podstawie znajdują nowe możliwości jego zastosowania. Również prace nad nowymi mieszaninami związków ciekłokrystalicznych skutkują indukcją nowych faz bądź wprowadzeniem nowych cech materiałów.
Idealny materiał w zastosowaniach fotonicznych, w szczególności szybkiego modulowania wiązki światła i przesyłania informacji, np. satelita – Ziemia, stanowi opracowana w WAT, nieznana wcześniej klasa związków ciekłokrystalicznych z grupą izotiocyjanianową, które wykazują fazę nematyczną już w temperaturze pokojowej.
Lepszy kontrast i szybkość działania płaskich wyświetlaczy zapewniają odkryte i zsyntezowane w Akademii związki smektyczne stanowiące alternatywę do obecnie stosowanych w ekranach telewizorów nematyków. Są to tzw. ortokoniczne antyferroelektryki.
Grupa badawcza po raz pierwszy na świecie zademonstrowała możliwość syntezy nowych ciekłokrystalicznych materiałów unikalnej klasy deuterowanych związków nematycznych, przeznaczonych dla urządzeń lub detektorów pracujących w zakresie bliskiej podczerwieni. Są stabilne fotochemicznie i w zastosowaniu praktycznym pozwalają wykraczać poza typowy zakres bliskiej podczerwieni. W związku z tym opracowano technologię wytwarzania całkowicie perdeuterowanych materiałów ciekłokrystalicznych w skali multigramowej. Są one przezroczyste w bliskiej podczerwieni i można je modulować natężeniem i polaryzacją fali elektromagnetycznej, która przez nie przechodzi. Dzieje się tak w szerokim zakresie temperatur. Takie przestrzenne modulatory światła znajdą zastosowanie w układach holograficznych i fotolitograficznych oraz w niebieskich laserach.
W zminiaturyzowanym czujniku do systemu monitorowania oceanów, gazów i linii wysokiego napięcia wykorzystano z kolei tzw. chiralne materiały smektyczne – opracowane w WAT, a wdrożone do produkcji we współpracy z australijską firmą Zedelef Pty Ltd, zajmującą się optycznymi systemami telemetrycznymi. Czujniki te mogą być użyte zarówno w zastosowaniach cywilnych, jak i wojskowych. Wykorzystują one bardzo szybki efekt elektrooptyczny nazywany efektem zdeformowanej helisy ferroelektrycznego ciekłego kryształu (DHFLC). Czujnik do monitorowania oceanów może wytrzymać ciśnienie wody panujące na głębokości 2 km.
Opracowany w zespole z WAT materiał ciekłokrystaliczny charakteryzuje się doskonałymi właściwościami aplikacyjnymi w bardzo szerokim zakresie temperatur (nawet tych w okolicy 0°C). Właściwości te pozwalają na uzyskanie przełączania elektrooptycznego w efekcie DHFLC w czujnikach w czasie rzędu mikrosekund przy bardzo niskich napięciach sterujących (kilku woltów).
Zespół „ciekłokrystaliczny” wytworzył ponad 5 tysięcy nowych związków oraz ponad tysiąc mieszanin o znaczeniu aplikacyjnym, chronionych ponad 100 patentami krajowymi i zagranicznymi. Wytworzone materiały ciekłokrystaliczne trafiły do wielu światowych laboratoriów naukowych. Trwają prace nad syntezą i formułowaniem mieszanin ciekłokrystalicznych dla różnych efektów elektrooptycznych, w tym zastosowań fotonicznych w szerokim spektrum promieniowania elektromagnetycznego.
