最新刊期
      2020 年 第 7 期

        新材料

      • 杨梦园,杨潇,封伟,王玲
        2020, 35(7): 631-644. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0631
        摘要：随着人工智能的快速发展，开发响应速度快、效率高、制备简单且易加工的智能材料具有重要的意义。近年来，近红外光(Near-Infrared，NIR)响应液晶纳米智能材料受到研究人员的广泛关注。将具有近红外吸收特性的功能纳米材料与液晶智能材料复合，制备近红外响应液晶纳米智能材料，在可穿戴电子设备、仿生器件、软体机器人、生物医学器件等诸多方面都具有潜在应用。本文综述近年来在近红外响应液晶纳米光子晶体与液晶纳米致动器方面的重要研究进展。液晶纳米光子晶体是将功能纳米材料与手性液晶(如胆甾相和蓝相液晶)复合，在红外光刺激下其结构色能够发生可逆变化；液晶纳米致动器是将功能纳米材料与交联液晶聚合物复合，在红外光刺激下智能液晶薄膜能够发生形状变化或宏观运动。最后讨论了近红外光响应液晶纳米智能材料在未来发展和潜在应用中存在的机遇和挑战。  
        关键词：智能材料;液晶材料;光子晶体;软体机器人;近红外光   
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        发布时间：2020-07-13
      • 余丽红,刘炳辉,沈冬,王骁乾,郑致刚
        2020, 35(7): 645-661. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0645
        摘要：扭曲-弯曲向列相是一种手性向列相，具有纳米级螺距的倾斜螺旋结构。由于其负弯曲弹性常数、纳米级螺距以及非手性分子形成手性结构等性质，引起了世界各地科研工作者的广泛关注。本文回顾了扭曲-弯曲向列相研究的发展历程，重点介绍了对扭曲-弯曲向列相的特征、性能、分子运动、分子基团的研究，阐述了扭曲-弯曲向列相在外场作用下微观结构的变化以及对扭曲-弯曲向列相的理论及模拟研究的发展现状，并探讨了扭曲-弯曲向列相液晶的应用前景和发展趋势。本文从材料的特性、性能、应用等方面对扭曲-弯曲向列相液晶进行综述，旨在让广大读者对这种特殊液晶光学材料的相关研究有比较全面的了解，以此激发读者对扭曲-弯曲向列相液晶材料在相态结构、理论模拟乃至应用领域等方面更多的研究灵感。希望本文能够起到抛砖引玉的作用，从一定程度上对该领域的研究发展有所促进。  
        关键词：液晶;扭曲-弯曲向列相;CB7CB;分子基团   
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        发布时间：2020-07-13
      • 刘晓多,谢勇
        2020, 35(7): 662-674. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0662
        摘要：针对有机液晶材料在实际应用中存在热稳定性不足和温度区间较窄等问题，结合快速发展的纳米材料合成及组装技术，发挥无机纳米材料富电子、高热稳定的特点，发展新型无机液晶态材料是目前一个热点研究领域。本文从归纳液晶态组装所蕴含的相变规律及调控机理出发，包括Onsager硬棒理论、DLVO理论、胶体系统中的熵作用(如排空吸引和位阻排斥)，系统地综述了近年来以熵为主要驱动力的无机液晶态组装的研究进展。进而，以理想的组装单元之一——金纳米棒为例，深入讨论了组装方法、颗粒间相互作用对调控组装结构的影响规律，并例举了所得组装体在光电子器件中的潜在应用。最后，通过总结组装技术用以制备无机液晶态材料仍存在的问题，给出可能的解决方案并对未来的发展方向进行了展望。  
        关键词：熵作用;金纳米棒;自组装;无机液晶材料   
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        发布时间：2020-07-13

        器件与材料物理

      • 郭琦,杜芸梦,赵慧洁,CHIGRINOV V G,郭海成
        2020, 35(7): 675-684. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0675
        摘要：铁电液晶因具有低电压驱动下的微秒级响应，近年来得到科研工作者的广泛关注，且有望应用于下一代显示及光子学器件领域。本文介绍3种典型铁电液晶光电模式，分别为表面稳定型(surface stabilized ferroelectric liquid crystal，SSFLC)、螺旋形变型(deformed helix ferroelectric，DHF)及电致解旋型(electrically suppressed helix，ESH)。对各光电模式的工作原理及对应的电光效应进行详细阐述，如双稳及多稳态响应、连续灰阶调制、高对比度开关等。同时，光控取向技术在铁电液晶器件中发挥着至关重要的作用。相较于传统摩擦取向层，光控偶氮染料取向层可实现非接触的、锚定能有效控制的铁电液晶取向，这为铁电液晶器件的无缺陷、大面积均匀取向提供前期基础。因此，高对比度、高分辨率、快响应的铁电液晶器件在未来的场序彩色显示、微型显示、2D/3D显示等领域有着广阔应用前景。  
        关键词：铁电液晶;光控取向;快响应;液晶显示;液晶光学器件   
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        发布时间：2020-07-13
      • 续晓婉,刘言军,罗丹
        2020, 35(7): 685-696. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0685
        摘要：蓝相液晶具有许多不同寻常的光学特性，如快速的响应速度(亚毫秒量级)，可见光范围的布拉格反射，光学各向同性等。这些特性使得蓝相液晶在电光器件领域有着广泛的应用前景。近年来，除显示领域以外，蓝相液晶在聚合物蓝相液晶薄膜、晶格结构、结构色，以及可调谐方面取得了一系列新的进展。这些进展不仅深化了人们对蓝相液晶制备和基本结构认知，同时也极大扩展了其应用范围。本文侧重阐述近年来蓝相液晶在晶格结构以及结构色方面的研究进展。首先介绍蓝相液晶薄膜的制备方法和进展；其次介绍蓝相液晶晶格结构，包括单畴晶格、单晶晶格和结构色方面的研究进展；最后介绍可调谐的蓝相液晶晶格结构，主要包括电场、光场对蓝相晶格的调控作用。  
        关键词：蓝相液晶;晶体结构;结构色   
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        发布时间：2020-07-13
      • 罗炜程,车凯军,李森森,陈鹭剑
        2020, 35(7): 697-709. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0697
        摘要：染料掺杂的带边胆甾相液晶微激光器因阈值低、无需反射镜的特点，自提出以来便一直是研究热点。具有复杂微结构的胆甾相液晶液滴是一种新颖的三维全向微激光器，兼具有小型化、集成化与波长可调谐的特性，更是引起了液晶非显示领域研究者们的广泛兴趣。其复杂的球形核壳微结构，促使诸如分布反馈、回音壁和法布-珀罗等多种激光模式的产生。而玻璃毛细管微流控技术的出现，使大规模制备单分散、尺寸可控的胆甾相液晶液滴成为可能，同时为制备结构复杂的多重乳液提供了必要条件。本文简要介绍了制备液晶乳液所使用的玻璃毛细管微流控技术，并综述了近年来与单重乳液胆甾相液晶液滴及多重乳液胆甾相液晶核壳微结构中的激光行为相关的研究工作。  
        关键词：全向激光;玻璃毛细管微流控技术;胆甾相液晶;乳液;液滴;核壳微结构   
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        发布时间：2020-07-13

        先进显示研究

      • 郭玉强,孙玉宝
        2020, 35(7): 710-724. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0710
        摘要：近年来，家用电视和办公显示器的尺寸呈现越来越大的发展态势，液晶显示器(LCD)在大尺寸显示领域内占有很大的比重。LCD的核心是控制背光透过率的液晶面板，由于液晶材料是双折射率材料，所以LCD的灰阶图像质量会存在视角依赖性。为了解决现阶段大尺寸LCD的发展需求，也为了使读者较快地了解相关研究进展，本文总结了改善大视角下灰阶图像质量的部分研究，并对相关方法进行了归纳和评述。文中简述了部分可以提高LCD对比度的方法。详细介绍了能够降低LCD伽马偏移的方法，并将这些方法进行了归类。最后介绍了一些与视角相关的其他性能。本文列举并归纳了多种方法，对未来改善LCD的灰阶图像质量具有指导意义。  
        关键词：液晶显示器件;视角;对比度;伽马偏移   
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        发布时间：2020-07-13
      • 刘澍鑫,李燕,苏翼凯
        2020, 35(7): 725-732. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0725
        摘要：为实现自然、舒适的增强现实显示，需要解决传统增强现实显示中调焦和辐辏冲突的问题。多平面显示通过在空间中构建二维切片画面来实现三维显示，由于每层画面都显示在不同深度，因此可以准确地表达三维显示的深度信息，有效地缓解调焦和辐辏冲突的问题。本文主要介绍基于液晶散射膜的多平面增强现实显示系统，包括基于正型聚合物稳定向列相液晶、反型聚合物稳定向列相液晶、聚合物稳定胆甾相液晶的多平面增强现实显示。聚合物稳定向列相液晶的响应速度可以达到0.65 ms，聚合物稳定胆甾相液晶的响应速度也在3 ms以内，因此可以通过时分复用的方式实现多平面增强现实显示。最后讨论了基于液晶散射膜多平面增强现实显示有待解决的问题以及未来的发展趋势。  
        关键词：多平面显示;液晶器件;增强现实;聚合物稳定液晶   
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        发布时间：2020-07-13
      • 林述锋,沈田子
        2020, 35(7): 733-740. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0733
        摘要：石墨烯作为二维材料中的明星，它的发现与深入研究对半导体、新能源、新材料、生物科学等众多领域产生了巨大影响。本文系统地介绍了石墨烯的氧化物，氧化石墨烯作为液晶材料(Graphenen oxide-LC)在透过型显示和全彩反射型显示两个方向的研究成果。当氧化石墨烯液晶用于透过型显示材料时，它具有高科尔系数、易于交流电场驱动、开启电压小、光电响应迅速等诸多优异的光电物理特性。同时氧化石墨烯液晶也具有可控光子晶体结构的特点，也可用于反射型显示器件。实验发现，随着氧化石墨烯液晶的浓度降低，液晶光子晶体的反射波长会产生红移，同时可观察到两个可视波长范围内的布拉格反射循环序列。进一步利用水平方向的交流电场可实现对氧化石墨烯液晶的光电器件在可视光波段内光的反射强度的控制。系列研究展示出氧化石墨烯具有优秀的光性能与应用潜力，同时也为二维液晶材料在低功耗光电器件与显示器件进一步的研究与推广提供了参考与新思路。  
        关键词：氧化石墨烯液晶;光电性能;科尔系数;双折射   
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        发布时间：2020-07-13

        前沿光学器件

      • 魏如东,穆全全,王启东,陈万,赵志伟
        2020, 35(7): 741-748. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0741
        摘要：具有可变焦能力的透镜在成像、传感和检测等领域扮演着重要角色。本文通过研究液晶偏振透镜的光学特性，设计出多点变焦的液晶偏振透镜变焦系统。液晶偏振透镜是一种利用液晶分子指向矢(光学各向异性轴)特定的空间排列，产生特定几何相位差从而达到波前控制效果的光学器件，对于左/右旋圆偏振光分别表现为正/负透镜效果。利用液晶偏振透镜的偏振特性及液晶分子受电场调制的性质，本文设计出由一片普通正透镜、一片可调谐液晶波片和两片液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合，在特定的偏振入射光下，可以实现7个焦距的改变。同时，通过优化透镜焦距、间隔等参数，可以使变焦透镜组合实现等间隔变焦等功能。实验结果显示，在633 nm圆偏振光下，利用自主制备的液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合系统成功实现了7个焦距的变焦功能，同时变焦距离基本符合预期且部分焦距(前6个)实现了等间隔分布，充分验证了利用液晶偏振透镜实现多点变焦的可行性。  
        关键词：液晶;偏振透镜;变焦   
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        发布时间：2020-07-13
      • 蔡文锋,李怡霏,蒋浩东,罗丹,刘言军
        2020, 35(7): 749-761. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0749
        摘要：液晶微透镜阵列作为基本的光学元件之一，具有焦距可调、结构紧凑、低功耗、稳定性好等优点，在微纳光学领域有广泛的应用。经过近40年的发展，液晶微透镜阵列的研究日趋成熟，不同结构形式和应用于不同场景的液晶微透镜阵列层出不穷。本文系统总结了液晶微透镜阵列的3种工作原理，并对近年来的研究进展分类进行描述，重点放在液晶微透镜的制作过程、结构特点和工作原理，具体介绍了基于光的折射和衍射原理的液晶微透镜阵列，涉及透镜结构、液晶取向技术以及透镜阵列的应用等方面。最后总结了液晶微透镜阵列存在的问题和发展趋势。  
        关键词：微纳光学;液晶器件;微透镜阵列;可调焦距   
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        发布时间：2020-07-13
      • 申彦春,王金兰,王巧莲,沈志雄,胡伟
        2020, 35(7): 762-775. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0762
        摘要：液晶作为宽波段外场可调谐材料在太赫兹波段具有显著的应用优势，有望实现高效、动态的太赫兹波前调控。本文简要综述了近年来南京大学液晶与微纳光学研究组和其他科研团队在基于液晶的太赫兹波前调控器件领域展开的部分研究，包括基于纯液晶的太赫兹调波器件和基于液晶集成超构表面的太赫兹调波器件两类，系统阐述了这些器件的动态可调谐、多样化功能的特征以及潜在的应用前景，并对液晶技术与太赫兹技术相结合的发展趋势进行了展望。  
        关键词：太赫兹技术;液晶器件;超构表面;动态调谐   
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        发布时间：2020-07-13

        新概念应用

      • 张亦周,冯训达
        2020, 35(7): 776-783. DOI: 10.37188/YJYXS20203507.0776
        摘要：纳滤膜是一种高效的膜分离技术，在整个膜工业领域占据重要地位。研发拥有高度有序水通道结构的纳滤膜，可以针对特定的分离应用，利用既定的纳米结构性质实现需要的分离效果。然而，传统的纳滤膜的性能受限于膜材料、制膜方法，无法精确构建水通道。利用液晶自组装的有序结构来制备高效的聚合物纳滤膜是一种行之有效的策略。各种不同的液晶相态可以用作精确调节纳米结构的模板，并通过灵活地改变其结构及形态，为下一代纳滤膜的研发提供了一种高度可控的制作平台。目前，基于液晶自组装的分离膜的分离尺度在1~2 nm的范围内。我们从两个方面评述了实现制备基于液晶材料的高性能纳滤膜的基本条件。从不同液晶相态的设计原理开始，首先讨论了不同纳米结构在实际传递作用中的固有性质。随后，对近期以薄膜复合膜的形式制作的液晶纳滤膜的报道进行了总结，分析了这些薄膜的性能局限性，为适应更广泛的分离引用，对目前液晶材料的设计理念提出了合理的改进措施。  
        关键词：液晶;纳滤膜;自组装   
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