Los investigadores Mauricio Vera Arévalo y Alberto Concellón Allueva, del Grupo de Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP) del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), instituto mixto CSIC–Universidad de Zaragoza, han desarrollado una nueva clase de materiales fotónicos basados en cristales líquidos colestéricos que presentan un color estructural totalmente independiente del ángulo de observación y cuyo color puede modularse de forma reversible mediante diferentes estímulos externos. Los resultados se han publicado en Journal of the American Chemical Society, una de las revistas de mayor impacto internacional en Química.
Los cristales líquidos colestéricos son materiales capaces de reflejar selectivamente determinadas longitudes de onda de la luz, generando colores intensos sin necesidad de pigmentos ni colorantes. Sin embargo, estos colores suelen depender del ángulo desde el que se observan, una limitación que dificulta su utilización en sensores y dispositivos fotónicos. Para superar este problema, los investigadores han desarrollado una estrategia basada en microgotas (droplets) de cristal líquido colestérico integradas en una matriz polimérica imprimible. Esta arquitectura permite conservar un color estructural visible desde cualquier dirección, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de modular su color de forma reversible en respuesta a diferentes estímulos, como la temperatura, la luz, el pH o diversas sustancias químicas.
Además, los materiales desarrollados pueden procesarse como tintas fotónicas imprimibles, capaces de moldearse, pintarse o depositarse sobre superficies de distintas formas para fabricar recubrimientos funcionales y estructuras tridimensionales. Los materiales obtenidos modifican su color de forma reversible en respuesta a cambios de temperatura, exposición a la luz o presencia de determinadas sustancias químicas, convirtiendo estas variaciones del entorno en señales ópticas fácilmente detectables. Este descubrimiento abre la puerta al desarrollo de una nueva generación de materiales fotónicos inteligentes para sensores ópticos, recubrimientos funcionales y otros dispositivos avanzados con aplicaciones en detección química, fotónica y tecnologías inteligentes.
«Multiresponsive isotropic structural color in cholesteric Liquid Crystals»
DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.6c07395
Mauricio Vera-Arévalo, Alberto Concellón.
Am. Chem. Soc. 2026, 25th July 2026
Abstract: Cholesteric liquid crystals (CLCs) are promising photonic materials due to their tunable Bragg reflection. However, their practical implementation remains constrained by a fundamental trade-off: planar CLC films suffer from intrinsic viewing-angle dependence, whereas CLC emulsions remain restricted in responsiveness and macroscopic processability. Here, we address this limitation by developing multiresponsive CLC emulsion-based materials that generate isotropic (angle-independent) structural color through radial helical organization. A reactive CLC formulation was optimized to incorporate functional motifs responsive to temperature, chemical analytes, and light. The resulting droplets are embedded within a polymer matrix to yield mechanically robust films and printable inks that retain tunable Bragg reflection while suppressing angular color dispersion, enabling clearly discernible macroscopic coloration. These materials can be cast into molds, directly written, or brush-coated onto arbitrary substrates, allowing patterned coatings and three-dimensional architectures with preserved optical response. Across all formulations, distinct and reversible reflection-band shifts are observed under external stimuli, demonstrating that cholesteric pitch modulation is preserved under confinement. This strategy establishes polymer-embedded CLC droplets as versatile, multiresponsive photonic building blocks and offers a generalizable route toward processable, isotropic structurally colored materials capable of translating environmental inputs into accessible optical signals.
