单畴蓝相液晶柔性三维光子晶体的电控自组装制备及特性研究

基本信息
批准号:11904177
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:严静
学科分类:
依托单位:南京邮电大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
液晶器件蓝相液晶三维光子晶体柔性
结项摘要

Responsive flexible three-dimensional photonic crystals (3D PCs) opened new horizons for the next generation photonic devices such as nanolasers, optical microcavities and bio-sensors. To overcome the challenges in revealing flexible responsive PCs with fine 3D structures, we propose the utilizing of the electronically controlled self-assembly of mono-domain blue phase liquid crystals (BPLCs) to simplify the fabrication procedure into a single step. The obtained 3D PCs are supposed to show good flexibilities, excellent response characteristics, and decent photonic band gaps located in the ultraviolet and visible wavelengths. In this proposal, AC voltages will be applied in a certain temperature range to rotate the blue phase lattice for the controllable crystal growth. The physical mechanisms of the phase transition, crystal growth and crystal domain orientation under external electric field will be explored. The effects of polymer materials and polymerization process on the properties of flexible BPLCs will be investigated. On this basis, the following tasks will be focus on the fabrication and investigation of responsive flexible 3D PCs based on flexible mono-domain BPLC, and revealing of the electrical, optical and mechanical characteristics of 3D PCs. Both the theoretical and experimental achievements obtained from this research are prospective for the nanoscale integrated photonic devices based on responsive flexible 3D PCs.

响应性柔性三维光子晶体在纳米激光、光学微腔、生物传感等领域具有广阔的应用前景。本项目针对响应性三维光子晶体精细微观结构的制备及柔性化所面临的挑战,提出利用单畴蓝相液晶的电控自组装,实现响应性三维光子晶体的单步制成,获得光子带隙位于紫外、可见光以及近红外波段,具有良好外场响应性,优异柔韧性的三维光子晶体。本项目将利用电场来诱导蓝相液晶晶格生长及晶畴的有序排列,探索外场诱导蓝相液晶相态变化、晶格生长和晶畴排列的物理机制。分析聚合物材料和聚合过程对柔性蓝相液晶特性的影响。在此基础上制备柔性的单畴蓝相液晶响应性三维光子晶体,研究其电光特性,进一步探索其在应力作用下展现出的新颖的电学、光学和力学特性。研究成果将为未来研制新型的基于响应性柔性三维光子晶体的纳米集成光子功能器件提供重要的理论基础和实验数据。

项目摘要

响应性人工三维光子晶体蓝相液晶在显示、纳米激光、光学微腔、生物传感等领域具有广阔的应用前景。本项目旨在针对蓝相液晶精细微观结构的制备所面临的挑战,利用电场诱导来实现蓝相液晶晶畴的有序排列,实现单畴蓝相液晶的大面积单步制备。主要研究内容及结果为:1) 蓝相液晶晶格生长及晶畴有序排列的电场诱导机制研究,探索了外场诱导蓝相液晶相态变化、晶格生长和晶畴排列的物理机制;2) 聚合物材料及聚合工艺对聚合物液晶性能影响的研究,利用聚合物稳定蓝相液晶结构,拓宽蓝相温宽,制备得到了具有良好相态稳定性的单畴蓝相液晶三维光子晶体;3) 聚合物稳定的柔性单畴蓝相液晶的制备及性能研究,制备了蓝相液晶柔性薄膜,并研究其在应力作用下的光学特性;4) 运用研究得到的物理机制和规律,设计并研制了创新性器件,包括基于聚合物分散液晶的图案化液晶透明显示器件和柔性智能窗户,双稳态宽视角可热刷新的胆甾相液晶显示器件,自支撑柔性多色胆甾相液晶薄膜反射器件和基于液晶的可调谐振器、天线和传感器等射频器件。在本项目支持下,共发表学术论文12篇,申请国家发明专利10项,其中2项已授权,申请并授权实用新型专利1项,参加国内外学术会议4次,做分会场报告1次,墙报展示3次。该研究成果将为未来研制新型的基于柔性蓝相液晶的纳米集成光子功能器件提供重要的理论基础和实验数据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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