Cristales fotónicos de cristal líquido: de la visualización de colores estructurales a la fotónica plana

CHEN Quanming ,  

摘要

Los cristales fotónicos de cristal líquido son una clase de materiales fotónicos blandos basados en la estructura helicoidal autoensamblada de moléculas de cristal líquido, cuya característica más destacada es la reflexión selectiva de Bragg y la capacidad de modulación de fase geométrica derivadas de la estructura helicoidal quiral. A diferencia de los cristales fotónicos rígidos tradicionales, la periodicidad de los cristales fotónicos de cristal líquido proviene de la secuencia rotacional del vector de orientación molecular en lugar de la secuencia traslacional del centro de masa, y esta diferencia esencial les confiere dos ventajas centrales: la capacidad de autoensamblaje a gran escala sin la necesidad de microfabricación compleja y la sintonizabilidad externa soportada por interacciones débiles entre moléculas. Este artículo revisa sistemáticamente la evolución y los avances en la investigación de los cristales fotónicos de cristal líquido, desde la visualización de colores estructurales hasta la fotónica plana. Primero, se resumen las estrategias de control externo en el campo de la visualización de colores estructurales desde las dimensiones de longitud de onda, amplitud y quiralidad; luego, se explican el origen físico y los métodos de implementación de la fase geométrica en los cristales líquidos colestéricos y de fase azul, revelando la lógica interna de la transición del control espectral al control del frente de onda; sobre esta base, se destacan los avances en la generación y el control de campos ópticos estructurados, la visualización holográfica, la realidad aumentada, la computación óptica y la óptica cuántica, demostrando la relación estructura-fase-función; finalmente, se discuten brevemente los problemas y enfoques para la implementación práctica de la fotónica plana de cristales fotónicos de cristal líquido en términos de rendimiento de materiales y diseño de dispositivos. Este artículo sostiene que los cristales fotónicos de cristal líquido, como plataforma óptica plana con capacidad de ajuste y control multidimensional de campos ópticos, tienen un papel prometedor en la próxima generación de dispositivos fotónicos y de óptica cuántica.

关键词

cristal líquido colestérico; cristal líquido de fase azul; color estructural; fase geométrica; fotónica plana

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