香蕉形液晶电光效应的微观机理及动力学特征

液晶是一种重要的电光材料，被广泛地应用到显示器件和信息处理器件。在电场作用下液晶分子的排列会发生形变和流动，出现光学双折射的变化，形成液晶独特的电光效应。传统的液晶分子结构是长棒形，只具有单轴向列相，物理性质上表现为单轴各向异性，相关的理论描述和实际应用都已成熟；而最新的香蕉形液晶则具有V形的分子结构，既有单轴也有双轴向列相，物理性质上表现为单轴/双轴各向异性，其电光效应随不同的相态而变化，这些新现象及其机理是传统的液晶物理学尚未涵盖的。本项目拟从实验方面对香蕉形液晶的电光效应进行深入研究：研究新型电流体不稳定性效应的物理机理，其光学周期畴的结构能随外电场的幅度、频率而变化；研究基于双轴各向异性的电光效应，其响应速度远远快于单轴各向异性的情况。因此，本项目的工作为液晶电光效应的研究和应用开辟了一个新的领域，无论是在基础研究还是潜在应用方面都具有创新性。

根据该项目的研究计划，我们合成了系列的香蕉形液晶材料，制备了适用于香蕉形液晶的液晶盒（包括不同的电极模式和表面取向），测量了香蕉形液晶材料的基本物理参数，研究了香蕉形液晶的电流体不稳定效应、掺杂效应和光折变效应的静态和动力学过程，并将宏观的物理现象与微观的分子结构紧密联系起来。通过大量的实验，我们观察到了三种新型的非线性电流体畴，并对其微观机理和动力学行为进行了探讨；还观察到香蕉形液晶中的光致周期结构的现象，特别是发现在共面电场驱动的条件下，其光致光栅的响应速度要比传统的长棒形液晶快两个数量级，具有潜在的信息处理方面的应用价值。这些创新的工作在国际上尚未开展，属于领先水平。