A representerar den molekylära inriktningen genom konventionella fotojusteringsmetoder. B representerar den molekylära inriktningen som uppnås genom den för närvarande rapporterade skanningsvågfotopolymeriseringsmetoden. Upphovsman:Atsushi Shishido, Tokyo Institute of Technology
Med nuvarande 2D -teknik, man bestrålar vanligtvis en flytande kristallfilm som innehåller tillsatta fotoresponsiva färgmolekyler, med jämnt polariserat ljus. Detta styr nätvätskekristallinriktningen via växelverkan mellan färgdipolen och ljusets polarisationsaxel. Nackdelen med dessa system är behovet av att tillsätta starka färgämnen, som kan missfärga eller försämra optiska egenskaper och stabilitetsegenskaper. Således, en färglös metod är mycket önskvärd inom verkstadsindustrin.
För närvarande, endast två metoder för färgfria metoder har undersökts. Den första är en tvåstegs justeringsmetod, i vilka flytande kristallmaterial beläggs över ett mycket tunt färgämnesinnehållande fotojusteringsskikt och sedan justeras eller fixeras genom polymerisation. Även om denna metod har visat sig mycket framgångsrik för att uppnå stimuli-responsiva 2D-anpassade flytande kristaller och elastomerer som används i fotonik, skörd av solenergi, mikrofluidik, och mjukrobotanordningar, det är dyrt och tidskrävande. För att skapa en film med mikroskopiska uppsättningar av mikroinriktningsmönster krävs exakt och dynamisk kontroll av den polariserade riktningen av infallande ljus i varje pixel, så denna metod är olämplig för att anpassa mönster på nanoskala över stora områden.
Det andra tillvägagångssättet för utvecklingen av ett färgfritt system använder ytopografi för att övervinna begränsningarna för konventionell fotojustering. I denna metod, de flytande kristallerna är inriktade över en yt -topografimall genom litografi, nanoimprinting, eller bläckstråle tekniker bland andra. Även om denna metod möjliggör 2D mikropatterning av molekylär inriktning, det kräver fortfarande bearbetning i flera steg, vilket gör det dyrt och tidskrävande. På grund av ytjämnheten från de topografiska mallarna, denna metod visar sig vara svår vid framställning av tunna filmer.
A representerar en schematisk illustration av de önskade inriktningsmönstren. B representerar bestrålade ljusmönster av expanderande toroidformar, periodiska prickar, och orden Tokyo Tech. C representerar POM -bilder under korsade polarisatorer. Upphovsman:Atsushi Shishido, Tokyo Institute of Technology
En forskargrupp som leds av Atsushi Shishido vid Tokyo Tech har rapporterat utvecklingen av en ny metod för att skanna vågfotopolymerisering som använder rumslig och tidsmässig skanning av fokuserat guidat ljus. När polymerisationsreaktionen fortskrider, ett massflöde i filmen utlöses, och detta resulterar i inriktning av de flytande kristallerna med de infallande ljusmönstren. Den önskade inriktningen uppnås genom ett enda steg med ljusutlöst massflöde.
Denna nya metod genererar godtyckliga uppriktningsmönster med fin kontroll över större områden i en mängd olika flytande kristallmaterial utan behov av starka färgämnen eller ytterligare bearbetningssteg, något som tidigare metoder inte kunde uppnå. Denna metod har den extra fördelen med obegränsad komplexitet i 2D -mönster som skulle, i princip, begränsas endast av gränserna för ljusdiffraktion.
Detta nya koncept för fotopolymerisering med avsökningsvåg är för närvarande begränsat till fotopolymeriserbara flytande kristallsystem med en tjocklek under tiotals mikrometer. Dock, ytterligare undersökning kan utöka materiella system som kan användas såsom nanoroder, nanokarboner, och proteiner. Fotopolymerisering med skanningsvåg kan enkelt införas i befintliga fotoproduktionsanläggningar, möjliggör stora ekonomiska fördelar. Forskarna vid Tokyo Institute of Technology ser denna metod som en kraftfull väg för det enkla skapandet av mycket funktionella organiska material med godtyckliga, fina molekylära anpassningsmönster på nanoskala över stora områden.
