La "materia morbida" è stata proposta per la prima volta da Pierre-Gilles de Gennes nel suo discorso di accettazione del Nobel nel 1991. Il termine descrive i materiali tra sostanze acquose e solidi ideali.

I materiali soffice con un'ampia varietà di configurazioni complesse, modelli colorati, stati metastabili e morbidezza macroscopica hanno fornito preziose ispirazioni per affrontare le sfide moderne sia nell'ottica che nella fotonica. Il cristallo liquido autoassemblato (LC) rappresenta uno dei più attraenti sistemi di materia soffice. Le sue microstrutture mostrano proprietà superiori di facile fabbricazione, sintonizzabilità fine, elevata flessibilità e notevole reattività agli stimoli.

Negli ultimi anni, i sistemi ottici basati su LC (tipici LC termotropici e liotropici a base biologica) hanno conosciuto uno sviluppo in forte espansione, favorendo l'emergere di nuovi fenomeni, funzioni e applicazioni. In quanto tale, è di crescente importanza discutere i recenti progressi della fotonica della materia morbida basata su architetture LC (Soft Mattonics) da una prospettiva globale per fornire un riferimento prezioso per lo sviluppo futuro del regno rilevante.

In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Yan-Qing Lu del National Laboratory of Solid State Microstructures, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation e College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Cina, e colleghi hanno condotto una revisione sistematica e completa per collegare varie architetture LC sintonizzabili dinamicamente con le loro diverse applicazioni in Soft Mattonics.

In questo documento vengono descritte in dettaglio le definizioni di base, le proprietà fisiche, gli schemi di manipolazione e la controllabilità dinamica dei tipici LC termotropici e LC liotropici a base biologica, inclusi gli LC in fase nematica, gli LC in fase smetica, gli LC in fase colesterica, gli LC in fase blu e cellulose.

Le microstrutture collegano le proprietà intrinseche del nanomateriale e le importanti funzionalità, svolgendo un ruolo significativo nello sviluppo di ottiche e fotoniche ideali basate su LC. Per controllare le microstrutture LC, a un'estremità dello spettro c'è la creazione. Può essere ottenuto combinando la tecnica di produzione "top-down" con il processo di autoassemblaggio "bottom-up" degli LC.

Ad esempio, è possibile utilizzare substrati con patterning superficiale topografico 3D per generare array di difetti topologici ordinati; lo strato fotoallineato 2D attiva una costruzione flessibile di sovrastrutture 3D LC. All'altra estremità dello spettro c'è l'elaborata sintonizzabilità delle architetture LC. Molti sforzi sono stati dedicati a questo campo per manipolare dinamicamente le strutture LC, introducendo calore, elettricità, luce, stress e campi magnetici.

Con il lavoro presentato, Lu e colleghi hanno fornito una panoramica dei dispositivi basati su LC nel campo in rapida crescita di Soft Mattonics, inclusi display intelligenti, imaging ottico, dispositivi di modulazione del campo luminoso, attuatori morbidi e finestre intelligenti. Porta funzionalità/prestazioni attraenti, sintonizzabili, efficienti e multiple alle piattaforme ottiche basate sulla materia morbida. Questi scienziati hanno anche evidenziato sia le sfide che le opportunità di questi materiali nei confronti della fotonica della materia soffice:

1. Produzione e trasformazione su larga scala;
2. Raggiungere relazioni "struttura-proprietà-funzione" ottimizzate;
3. Combinazione di LC con altri materiali morbidi;
4. Integrazione perfetta di materiali morbidi con componenti ottici esistenti;
5. Integrazione di LC con sistemi elettronici e robotici all'avanguardia;
6. Fasi LC scoperte di recente.

Un'ulteriore esplorazione di questo argomento non solo amplierebbe la conoscenza di Soft Mattonics, ma incoraggerebbe anche la ricerca multidisciplinare da parte di specialisti in diverse discipline e promuoverebbe diverse applicazioni fotoniche morbide e intelligenti. + Esplora ulteriormente

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