"Mjuk materia" föreslogs första gången av Pierre-Gilles de Gennes i hans Nobelacceptanstal 1991. Termen beskriver material mellan vattenhaltiga ämnen och idealiska fasta ämnen.

Material av mjuk materia med en mängd olika komplexa konfigurationer, färgglada mönster, metastabila tillstånd och makroskopisk mjukhet har gett värdefull inspiration för att möta moderna utmaningar inom både optik och fotonik. Självmonterad flytande kristall (LC) representerar ett av de mest attraktiva mjukmaterialsystemen. Dess mikrostrukturer uppvisar överlägsna egenskaper av enkel tillverkning, finjustering, hög flexibilitet och anmärkningsvärd stimuli-respons.

Under de senaste åren har optiska system baserade på LC:er (typiska termotropiska och biobaserade lyotropa LC:er) upplevt en blomstrande utveckling, vilket främjat uppkomsten av nya fenomen, funktioner och applikationer. Som sådan är det av ökande vikt att diskutera de senaste framstegen av LC-arkitekturbaserad mjuk materiafotonik (Soft Mattonics) ur ett övergripande perspektiv för att ge värdefull referens för framtida utveckling av det relevanta området.

I en ny artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team av vetenskapsmän, ledda av professor Yan-Qing Lu från National Laboratory of Solid State Microstructures, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, och College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Kina, och medarbetare har genomfört en systematisk och omfattande översyn för att överbrygga olika dynamiskt inställbara LC-arkitekturer med deras olika applikationer i Soft Mattonics.

I det här dokumentet beskrivs de grundläggande definitionerna, fysikaliska egenskaperna, manipulationsscheman och den dynamiska styrbarheten för typiska termotropiska LC:er och biobaserade lyotropa LC:er i detalj, inklusive nematisk fas LC, smektisk fas LC, kolesterisk fas LC, blå fas LC, och cellulosa.

Mikrostrukturer överbryggar de inneboende egenskaperna hos nanomaterial och de viktiga funktionaliteterna, och spelar en viktig roll för att utveckla idealisk LC-baserad optik och fotonik. För att styra LC-mikrostrukturer finns skapandet i ena änden av spektrumet. Det kan uppnås genom att kombinera "top-down" tillverkningsteknik med "bottom-up" självmonteringsprocess av LCs.

Till exempel kan substrat med 3D topografisk ytmönster användas för att generera ordnade topologiska defektmatriser; det 2D fotojusterade lagret utlöser en flexibel konstruktion av 3D LC-överbyggnader. I den andra änden av spektrumet finns den utarbetade inställningen av LC-arkitekturer. Många ansträngningar har ägnats åt detta område för att dynamiskt manipulera LC-strukturerna genom att introducera värme, elektricitet, ljus, stress och magnetfält.

Med det presenterade arbetet gav Lu och hans medarbetare en översikt över LC-baserade enheter inom det snabbt växande området Soft Mattonics, inklusive smarta displayer, optisk bildbehandling, ljusfältsmoduleringsenheter, mjuka ställdon och smarta fönster. Det ger attraktiva, avstämbara, effektiva och flera funktioner/prestanda till de mjuka materiabaserade optiska plattformarna. Dessa forskare lyfte också fram både utmaningar och möjligheter för dessa material mot mjuk materiafotonik:

1. Storskalig produktion och bearbetning;
2. Att uppnå optimerade "struktur-egenskap-funktion"-relationer;
3. Kombinera LC med andra mjuka material;
4. Sömlös integrering av mjuka material med befintliga optiska komponenter;
5. Integrering av LC med banbrytande elektroniska och robotsystem;
6. Nyupptäckta LC-faser.

Ytterligare utforskning av detta ämne skulle inte bara bredda kunskapen om Soft Mattonics, utan också uppmuntra multidisciplinär forskning från specialister över olika discipliner och främja olika mjuka och smarta fotoniska applikationer. + Utforska vidare

Förutsäga fasstabiliteten för mjukt material