Con le attuali tecniche 2D, si irradia tipicamente un film di cristalli liquidi che contiene molecole di colorante fotosensibili aggiunte, con luce polarizzata uniforme. Questo controlla l'allineamento netto dei cristalli liquidi tramite l'interazione del dipolo colorante e l'asse di polarizzazione della luce. Lo svantaggio di questi sistemi è la necessità di aggiungere coloranti forti, che possono scolorire o degradare le proprietà ottiche e di stabilità. Così, un metodo senza coloranti è altamente desiderato nell'industria meccanica.

Attualmente, sono stati esplorati solo due approcci ai metodi senza coloranti. Il primo è un metodo di allineamento in due fasi, in cui i materiali a cristalli liquidi sono rivestiti su uno strato di fotoallineamento contenente colorante molto sottile e quindi allineati o fissati mediante polimerizzazione. Sebbene questo metodo si sia dimostrato molto efficace nell'ottenere cristalli liquidi ed elastomeri allineati 2D sensibili agli stimoli utilizzati nella fotonica, raccolta di energia solare, microfluidica, e dispositivi soft-robot, è costoso e richiede tempo. La creazione di un film con array microscopici di modelli di microallineamento richiede un controllo preciso e dinamico della direzione polarizzata della luce incidente in ciascun pixel, quindi questo metodo non è adatto per allineare modelli su scala nanometrica su grandi aree.

Il secondo approccio allo sviluppo di un sistema senza coloranti utilizza la topografia superficiale per superare i limiti del fotoallineamento convenzionale. In questo metodo, i cristalli liquidi sono allineati su un modello di topografia superficiale tramite litografia, nanoimprinting, o tecniche a getto d'inchiostro tra le altre. Sebbene questo metodo consenta il micropatterning 2D dell'allineamento molecolare, richiede ancora un'elaborazione in più fasi, rendendolo costoso e dispendioso in termini di tempo. A causa della rugosità superficiale dei modelli topografici, questo metodo si rivela difficile nella produzione di film sottili.

Un gruppo di ricerca guidato da Atsushi Shishido presso Tokyo Tech ha segnalato lo sviluppo di un nuovo metodo di fotopolimerizzazione delle onde a scansione che utilizza la scansione spaziale e temporale della luce guidata focalizzata. Man mano che la reazione di polimerizzazione procede, si innesca un flusso di massa nel film, e ciò si traduce nell'allineamento dei cristalli liquidi con i modelli di luce incidente. L'allineamento desiderato si ottiene attraverso un singolo passaggio mediante flusso di massa attivato dalla luce.

Questo nuovo metodo genera modelli di allineamento arbitrari con un controllo preciso su aree più grandi in un'ampia varietà di materiali a cristalli liquidi senza la necessità di coloranti forti o fasi di lavorazione aggiuntive, qualcosa che i metodi precedenti non erano in grado di ottenere. Questo metodo ha l'ulteriore vantaggio di una complessità illimitata nei modelli 2D che, in linea di principio, essere limitato solo dai limiti di diffrazione della luce.

Questo nuovo concetto di fotopolimerizzazione ad onda di scansione è attualmente limitato a sistemi a cristalli liquidi fotopolimerizzabili con uno spessore inferiore a decine di micrometri. Però, ulteriori indagini possono espandere i sistemi di materiali che potrebbero essere utilizzati come nanobarre, nanocarboni, e proteine. La fotopolimerizzazione a onde di scansione può essere prontamente introdotta negli impianti di fotoproduzione esistenti, consentendo grandi vantaggi economici. Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology vedono questo metodo come un potente percorso per la semplice creazione di materiali organici altamente funzionali con arbitrari, modelli di allineamento molecolare fine su scala nanometrica su vaste aree.