- 東南大學(xué)李全團(tuán)隊(duì)在可編輯軟材料方面取得重要研究突破
- 發(fā)布日期：2023-04-12
日前，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》Advanced Materials以“Programmable Jigsaw Puzzles of Soft Materials Enabled by Pixelated Holographic Surface Reliefs”為題，在線報(bào)道了東南大學(xué)智能材料研究院院長、化學(xué)化工學(xué)院李全團(tuán)隊(duì)在基于像素化全息表面浮雕結(jié)構(gòu)可編輯液晶光學(xué)拼圖方面的突破性研究進(jìn)展，并被選為Editor’s Choice。東南大學(xué)李全院士、南京大學(xué)副校長陸延青和李全院士團(tuán)隊(duì)前成員、現(xiàn)華東理工大學(xué)物理學(xué)院院長鄭致剛教授為共同通訊作者。
人工干預(yù)軟物質(zhì)材料的自組裝行為以獲得想要的超結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)復(fù)雜但意義重大的工程。部分或完全由刺激響應(yīng)的軟材料構(gòu)成的光學(xué)元件在諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，并被稱為“軟光子學(xué)”。液晶是一種典型的刺激響應(yīng)型軟物質(zhì)材料，得益于其獨(dú)特的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)以及出色的分子自組裝的特性，液晶軟物質(zhì)材料在非顯示領(lǐng)域如平面光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域大放異彩。然而，實(shí)現(xiàn)器件的大面積制備，提高器件穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)寬光譜可調(diào)諧仍然存在巨大挑戰(zhàn)。
利用數(shù)字化全息光刻系統(tǒng)在光刻膠表面產(chǎn)生像素化的條紋溝槽結(jié)構(gòu)，以此誘導(dǎo)液晶分子自下而上的自組裝行為。由于液晶的連續(xù)體及彈性體作用，液晶將沿溝槽方向定向排列。像素化全息表面浮雕的參數(shù)，包括幾何尺寸、亞波長周期性、納米結(jié)構(gòu)取向、形貌深度等均可以精確控制，從而能夠以數(shù)字化方式產(chǎn)生高度有序且穩(wěn)定的液晶軟材料組織。進(jìn)一步而言，這種多維度操控方式極大地豐富了對(duì)液晶分子的調(diào)控手段：通過控制表面浮雕結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，可以輕松實(shí)現(xiàn)任意宏觀或微觀的圖案化液晶；通過控制不同像素浮雕結(jié)構(gòu)間的亞波長周期，可以實(shí)現(xiàn)表面錨定力的像素化精確控制；通過控制不同像素浮雕結(jié)構(gòu)的形貌及深度，液晶分子的自組裝行為也會(huì)隨之改變。此外，這種浮雕結(jié)構(gòu)賦予了液晶光學(xué)拼圖優(yōu)異的穩(wěn)定性及耐久性：所制備的液晶平面光學(xué)元件在藍(lán)光及紫外波段仍可保持穩(wěn)定并正常工作，用封框膠封裝后的器件在室溫環(huán)境下可保存20個(gè)月以上，因此該技術(shù)有望進(jìn)一步促進(jìn)基于液晶的可調(diào)諧平面光學(xué)元件的商用化及工程化。
該研究工作得到了江蘇省“雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)”、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211521
