二维胶体与单畴液晶的调控.docx

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1、二维胶体与单畴液晶的调控液晶是一种兼具液体流动性及晶体有序性的特殊材料，具有物理各向异性 和外场调制下的响应特性，这些特性使得液晶在微电子学、光电显示、生物技 术、新能源等众多领域得到了广泛应用。其中，单畴液晶由于其各向异性基元 的长程单一排列，展现出类似单晶固体的先进功能和最优各向异性，是调控液 晶力学、光学、电学的重要结构。由于液晶本征多拓扑缺陷和单畴液晶的低嫡 态，大面积制备宏观单畴液晶仍是一个巨大挑战。无边界剪切印刷术通过极大地缩小相邻剪切场之间的距离来消除液晶的 缺陷和晶界。累加剪切区域宽度低至2 m ,具有均匀的剪切应力分布，克服 了单一剪切场边界层的固有限制。在累加剪切区域内，G

2、O片层以双轴有序排 列取向。通过逐次累积剪切，无边界剪切印刷术实现了自由状态下的大面积单 畴液晶的批量制备。DAV =0.08DAV= 1a 1 wall 二T5 二 学一J零一:9f:二一Homeotropic |。MonodomainIiiiiiiiiiiiiiiiIiiiiiiiiiiiiiiiUjuJ 024 Distance (urn)0.80.6J 0.40.20002468D/W图1.“无边界剪切印刷术“制备单畴液晶。通过“无边界剪切印刷术，制备了长度高达30 Cm的单畴液晶。在整个区域内,单轴液晶在0-360。内展现出光学各向异性和流变各向异性。ad MOLC 1bcXuSUe

3、c- PaZ=euuoN6030 ZE)86U.90100200300400500Dtsptocemect (um)图2.单畴液晶光学和流变各向异性。进一步发现，单畴液晶的骨架也展现出大面积的连续性和规整性。同时, 通过改变剪切角度，单畴液晶的基元空间取向角度可以随意调节，制备了包括 垂直态和各种倾斜态的单畴液晶及骨架。 MDLCnAGOn MDLCI. 81180270Azimuthal angleMDLC -O- MDLCI0 8 6 4 2 1O.O.。 。 e (nssuau 一. V V V V V 、 lWVA/划 o.O 0.10.20.30.4Distance (mm)图3.单

4、畴液晶的规整骨架无边界剪切印刷术可进一步拓展到其他二维胶体液晶中，该方法已应用于 其他二维片层单畴液晶及单畴骨架的制备，包括无机盐类（蒙脱土），陶瓷类（氮 化硼），半导体类（二硫化铝）等，使得无边界剪切印刷术有潜力成为一种普适性 的制备单畴液晶和长程有序结构的新工艺。图4.二维家族单畴液晶及单畴骨架得益于无边界剪切印刷术的可自由编程特点，通过可控的引入奇点制备了 缺陷强度从2到+2的拓扑结构。并通过分区域可控微剪切，制备了各种复杂 的多晶超结构，进一步拓展了该方法的应用空间。图5.高阶拓扑结构与多晶超结构结论和展望本文提供了一种“无边界剪切印刷术用于制备二维胶体单畴液晶的思路 和方法，该方法打破了传统剪切场固有边界层限制，具有高精度操作简单、编 程性、普适性等诸多优势，是调控液晶光学和制备高各向异性的先进材料的新 方法。