蓝相液晶精细结构组装研究取得进展

中国科学院
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蓝相液晶(BPLCs)是以双扭柱结构为基本组装单元,自组装形成的三维立方晶格超材料,具有独特的手性光学、全向光子带隙与快速电光响应特性,在超快显示、可调谐激光器及集成光子学领域前景广阔。实现蓝相液晶在微纳尺度上的精确图案化、单畴控制及相态操纵,是将其优异光学性能转化为高性能光子器件的关键,然而传统方法在分辨率、畴区质量与相态精确调控方面面临挑战。46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

近日,中国科学院理化技术研究所团队提出了一种软约束组装策略,制备了高分辨率、高有序度的单畴蓝相液晶微腔阵列,揭示了曲率依赖的相态操控机制,并构建了集几何、相态、结构色与激光信号于一体的四模态光学加密系统,为动态防伪与安全通信提供了解决方案。46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

团队通过设计具有精确微沟槽结构的聚二甲基硅氧烷模板,并利用其空间限域效应引导BPLCs的定向成核、生长与组装。研究发现,微沟槽的几何限制可控制BPLCs的成核位点与排列,其曲率成为调控相变动力学的关键参数。弯曲沟槽可明显降低BPLCsBPIIBPI相变的成核能垒,在相同降温条件下,实现比直沟槽更快的相变速率,该发现为通过“曲率编程”来控制材料局部相态提供了新原理。46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

基于此原理,研究团队制造了分辨率达1270PPI的单畴BPLC微腔阵列。该阵列表现出均匀的光学特性与优异的激光性能,阈值低至128μJ cm-2,品质因子达约1.3×104。团队利用曲率对相态的差异化调控能力,一次性在同一基底上集成了具有不同相态(各向同性态、BPIIBPI)的复杂图案。46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

以此为基础,团队展示了一个四模态光学加密系统。该系统将信息(如“TIPC”字样)编码于不同曲率的微沟槽中。在初始高温(加密)状态下,仅部分区域显示BPII的蓝色结构色,且信息被隐藏。随着温度降低(解密),不同曲率区域发生异步相变,最终呈现出由绿色(BPI)和蓝色(BPII)区域组成的预定图案。同时,不同相态区域对应着不同的激光信号(无激光、放大自发辐射、激光),构成了第四重动态验证维度。这种融合了形貌、相态、颜色与激光的多维信息加密方案,提升了防伪的安全等级与复杂性。46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

该研究发展了高效制备高性能BPLC微腔阵列的普适性策略,揭示了曲率对软物质三维超结构相行为的调控规律,也开拓了多维光学加密与动态防伪的新范式,对推动软光子学在集成光学芯片、信息安全等领域的应用具有重要意义。46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

相关研究成果发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society上 。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持46O速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

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