Les écrans LCD utilisent des liquides dans une phase dite nématique torsadée. Une quatrième phase nématique a été découverte voilà quelques années, et elle vient de faire l’objet d’une étude plus poussée.

On peut la contrôler plus rapidement avec un champ électrique, ce qui ouvre la voie à des écrans LCD moins gourmands en énergie. Trois des quatre phases nématiques connues aujourd’hui pour les cristaux liquides. Elles diffèrent par l’orientation dans l’espace des molécules, que l’on voit sous forme de bâtonnets. La phase dite Ntb, pour nematic twist-bend phase en anglais, est prometteuse pour des applications comme des écrans d’affichage ou de télévision.

Les cristaux liquides font partie intégrante de notre vie de tous les jours, car ils sont utilisés dans des dispositifs tels que les téléphones mobiles, les écrans d’ordinateur et les téléviseurs. La grande majorité de ces appareils utilisent des molécules qui constituent des cristaux liquides dits nématiques torsadés. Les pionniers de l’étude des cristaux liquides seraient sans doute fort surpris de ces applications, qu’ils ne pouvaient prévoir.

L’étude des cristaux liquides a commencé entre 1850 et 1880, avec l’observation de substances d’origine biologique qui présentaient plusieurs points de fusion. Un peu plus tard, on a découvert qu’il s’agissait d’un état de la matière combinant des propriétés d’un liquide conventionnel et celles d’un solide cristallisé. Le physicien allemand Otto Lehmann proposa le nom de cristal liquide en 1890 pour ces substances étranges.

Elles furent réparties en trois grandes familles, que l’on appelle des mésophases ou états mésomorphes par le minéralogiste Georges Friedel en 1922. Le chercheur distingua donc des mésophases que l’on désigne souvent sous les termes de phases nématique, smectique et cholestérique.

Des subdivisions existent, et l’on connaissait notamment trois phases nématiques au XXe siècle, dont la fameuse phase des cristaux liquides dits nématiques torsadés, utilisée pour les écrans LCD. Rappelons que dans la phase nématique, bien que les molécules qui la composent soient presque orientées de façon aléatoire comme dans les liquides classiques, elles sont préférentiellement orientées dans une même direction. Il est possible d’utiliser un champ électrique pour contrôler cette direction, de sorte que les molécules peuvent être utilisées comme des interrupteurs, laissant passer ou non de la lumière.