缺陷变成贡献——微小液滴带来液晶的卓越性能

材料牛注:蓝相(Blue Phase，BP)是液晶中具有特殊性质的一个相态，具有不同的光电特性，因早期研究的蓝色外观而得名，其中的缺陷阵列又会带来哪些卓越的性能呢？

上图右边为实验观察到的液滴图像，轻微的温度变化就能引起它的颜色改变，左侧的图片显示了液滴内可能存在的缺陷阵列。

液晶中的分子形成复杂的左旋或右旋螺旋状结构，包括叫做“蓝相”的新奇结构（其中列状缺陷构成比较奇特的模型）。这些缺陷结构被限制在液滴之中，使得对其颜色、形态以及稳定性的控制比预先认为的还要好。

由于这种缺陷结构的特殊敏感性，其可以应用于反应灵敏、适应性强的三维组件。这些新的性质也可以用于控制感测或可调光子晶体的激光器和可切换彩色显示器的光学特性。光控激光器可以推动高效计算，而这些可切换显示器可能会用于电子书。

在生物学中使用应力、缺陷、分子结构（例如手性）和分层设计方案来设计或制备一系列具有不同功能的材料，也许最好的例子是利用介孔和液晶的细胞膜来发挥复杂功能。生物系统中，分层组织作为放大器，允许局部的某些纳米级的分子运动传播的更远。这种传播使生物系统具有动态功能特性，但同样功能尚未在材料合成设计中完全实现。具有特殊手性的液晶形成螺旋形态，包括奇特的“蓝相”，其中的缺陷组合成三维形态。

结合模拟和实验，芝加哥大学和威斯康星大学的科学家发现，这些“蓝相”对来自液滴的限制非常敏感。有几种新形态的属性可以进行精确调控。例如控制蓝相与液滴界面锚定作用的强度，液滴尺寸。温度可以控制蓝相液滴反射光的波长从而模拟纳米粒子的液相状态，尺寸可以控制光学性质。

此外，弱实验相关锚固条件会引发意想不到的现象，包括“蓝相”稳定性的增强。这是一个特别有趣的结果，因为“蓝相”通常只能在较窄的温度范围内保持稳定。最后，在液滴表面的“蓝相”内构建缺陷阵列为控制纳米颗粒在液滴界面的组装提供了可能性。

原文参考链接：Tiny droplets… lead to exotic properties

本文由编辑部王宇提供素材，何丙才编译， 赵建伟审核