“水晶中的液晶”, 科研员在蓝相液晶有所突破

据奥地利植物学家莱尼茨尔于1888年发现液晶，已经有1个多世纪了。如今，液晶已是先进材料的一种，应用范围从显示器到温度传感器。

近日，芝加哥大学普利兹克分子工程学院和阿贡国家实验室的研究人员开发了一种创新的方法来雕刻“水晶中的液晶”，这些液晶可用于新一代显示技术或能耗极低的传感器。

由于这种“水晶中的液晶”可以反射其他液晶不能反射的特定波长的光，因此可以用来制造更好的显示技术。这些液晶同时还可以通过温度、电压以及化学反应来进行操控，这能够使它们对传感应用更有价值。例如，温度的改变可以使其颜色产生变化；而且，由于这种变化只需要轻微的温度变化或很小的电压，所以由这种液晶制造的设备能耗会非常少。

图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院

液晶的分子取向令液晶在许多显示技术的关键方面都很有用。它们还能够形成蓝相液晶，其中分子以异常正常的模式组成，反射可见光。蓝相液晶一个迷人的特性是：它们柔韧可流动，同时表现出高度规则的特性，可以传输或反射可见光。

由于其良好的光学性能和快速的响应，蓝相液晶是光学技术的理想选择。

科学家们开发了一种新技术来创建一个蓝相液晶界面。这涉及到液晶沉积表面的化学图案化，提供了一种控制其分子取向的方法。然后，液晶本身会放大该方向，从而允许将特定的蓝相晶体雕刻在另一个蓝相晶体中。

不仅如此，新雕刻的晶体可以在温度和电流的作用下进行操作，以从一种蓝相转变为另一种蓝相，从而改变颜色。

“这意味着这种材料可以非常精确地改变它的光学特性，”论文的合著者胡安·德·帕布罗说。“我们现在有了一种可以对外部刺激做出反应并反射特定波长光线的材料，这是一项突破。”

世界领先的有机材料图案设计专家之一、布莱迪W．杜根分子工程学教授，论文合著者保罗·内内（Paul Nealey）表示，这种在如此小的尺度上操纵晶体的能力也使研究人员能够利用它们作为模板，在纳米尺度上制造出完美的均匀结构。

他说：“我们已经在用越来越多的其他材料和光学设备来进行试验了，期待能够通过该方法创造更复杂的结构。”

该论文的其他作者于11月29日发表在《科学进展》上，包括研究生Kangho Park，Chun Zhoe和Yu Kambe，博士后研究员Heyong Min Hin，以及芝加哥大学的博士后研究员Xiao Li和James Dolan。阿贡国家实验室的 Xuedan Ma；和圣路易斯波托西自治大学的José A． Martínez－González。