據(jù)奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾于1888年發(fā)現(xiàn)液晶，已經(jīng)有1個(gè)多世紀(jì)了。如今，液晶已是先進(jìn)材料的一種，應(yīng)用范圍從顯示器到溫度傳感器。

近日，芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的方法來(lái)雕刻“水晶中的液晶”，這些液晶可用于新一代顯示技術(shù)或能耗極低的傳感器。

由于這種“水晶中的液晶”可以反射其他液晶不能反射的特定波長(zhǎng)的光，因此可以用來(lái)制造更好的顯示技術(shù)。這些液晶同時(shí)還可以通過(guò)溫度、電壓以及化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行操控，這能夠使它們對(duì)傳感應(yīng)用更有價(jià)值。例如，溫度的改變可以使其顏色產(chǎn)生變化；而且，由于這種變化只需要輕微的溫度變化或很小的電壓，所以由這種液晶制造的設(shè)備能耗會(huì)非常少。

圖片來(lái)源：芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院

液晶的分子取向令液晶在許多顯示技術(shù)的關(guān)鍵方面都很有用。它們還能夠形成藍(lán)相液晶，其中分子以異常正常的模式組成，反射可見(jiàn)光。藍(lán)相液晶一個(gè)迷人的特性是：它們?nèi)犴g可流動(dòng)，同時(shí)表現(xiàn)出高度規(guī)則的特性，可以傳輸或反射可見(jiàn)光。

由于其良好的光學(xué)性能和快速的響應(yīng)，藍(lán)相液晶是光學(xué)技術(shù)的理想選擇。

科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)藍(lán)相液晶界面。這涉及到液晶沉積表面的化學(xué)圖案化，提供了一種控制其分子取向的方法。然后，液晶本身會(huì)放大該方向，從而允許將特定的藍(lán)相晶體雕刻在另一個(gè)藍(lán)相晶體中。

不僅如此，新雕刻的晶體可以在溫度和電流的作用下進(jìn)行操作，以從一種藍(lán)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N藍(lán)相，從而改變顏色。

“這意味著這種材料可以非常精確地改變它的光學(xué)特性，”論文的合著者胡安·德·帕布羅說(shuō)。“我們現(xiàn)在有了一種可以對(duì)外部刺激做出反應(yīng)并反射特定波長(zhǎng)光線的材料，這是一項(xiàng)突破。”

世界領(lǐng)先的有機(jī)材料圖案設(shè)計(jì)專家之一、布萊迪W．杜根分子工程學(xué)教授，論文合著者保羅·內(nèi)內(nèi)（Paul Nealey）表示，這種在如此小的尺度上操縱晶體的能力也使研究人員能夠利用它們作為模板，在納米尺度上制造出完美的均勻結(jié)構(gòu)。

他說(shuō)：“我們已經(jīng)在用越來(lái)越多的其他材料和光學(xué)設(shè)備來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)了，期待能夠通過(guò)該方法創(chuàng)造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。”

該論文的其他作者于11月29日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，包括研究生Kangho Park，Chun Zhoe和Yu Kambe，博士后研究員Heyong Min Hin，以及芝加哥大學(xué)的博士后研究員Xiao Li和James Dolan。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 Xuedan Ma；和圣路易斯波托西自治大學(xué)的José A． Martínez－González。
責(zé)任編輯：wv