基于全息光刻的大面积蓝相液晶单晶制备机理及特性研究

基本信息
批准号:61875081
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:罗丹
学科分类:
依托单位:南方科技大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:石玥,续晓婉,李勇,王丽红,杨斐
关键词:
液晶取向材料及技术蓝相液晶液晶微纳结构
结项摘要

The non-uniformity of the lattice orientation of blue-phase liquid crystals restricts the development of blue phase liquid crystal materials. Therefore, it is very important to explore the fabrication method of macroscale blue phase liquid crystal single-crystals with a uniform lattice orientation. The reported methods of fabrication of blue phase liquid crystal single-crystals have the disadvantages of small area, time-consuming and expensive fabrication, which is unfavorable to the wide application of blue phase liquid crystal single-crystals materials and photonic devices. This project aims to systematically study the fabrication mechanism and material characteristics of large-area blue phase liquid crystal single-crystals based on holographic lithography. This project will establish a simulation model for holographic lithography to form a one-dimensional/two-dimensional periodic pattern; fabricate blue phase liquid crystal substrate with submicron periodic patterned surface alignment; explain the physical mechanism of the formation of blue phase liquid crystal single-crystals on submicron periodic patterned surface alignment; realize large-area, high-efficiency, low-cost blue phase liquid crystal single-crystals; optimize the basic characteristics of blue phase liquid crystal single-crystals such as reflection spectrum, driving voltage, response time, hysteresis effect, and optical rotation intensity; develop a wide temperature range polymer stabilized blue phase liquid crystal single-crystals photonic devices. The research of this project is an important breakthrough in the fabrication of blue phase liquid crystal single-crystals, which helps to deepen the understanding of the characteristics of blue phase liquid crystal single-crystals materials, and provides a theoretical basis and technical support for promoting the development of blue phase liquid crystal single-crystals materials and photonic devices.

蓝相液晶晶格朝向的非均匀性限制了蓝相液晶材料的发展。因此,探索宏观尺度晶格朝向均匀的蓝相液晶单晶制备方法显得十分重要。已报道的蓝相液晶单晶制备方法存在面积小、制备费时、价格昂贵等缺点,不利于蓝相液晶单晶材料和光子器件的广泛应用。本项目旨在系统研究基于全息光刻的大面积蓝相液晶单晶的制备机理及材料特性。本项目将建立全息光刻形成一维/二维周期图案的仿真模型;制备亚微米周期性图案化表面取向蓝相液晶基底;阐述亚微米周期性图案化表面取向诱导形成蓝相液晶单晶的物理机制;实现大面积、高效率、低成本的蓝相液晶单晶制备;优化蓝相液晶单晶的基本特性,如反射谱,驱动电压,响应时间,迟滞效应及旋光强度等;研发宽温域聚合物稳定蓝相液晶单晶光子器件。该项目的研究是对蓝相液晶单晶制备方法的重要突破,有助于深化对蓝相液晶单晶材料特性的理解和认知,为推动蓝相液晶单晶材料和光子器件的发展提供理论依据和技术支持。

项目摘要

蓝相液晶晶格朝向的非均匀性限制了蓝相液晶材料的发展。因此,探索宏观尺度晶格朝向均匀的蓝相液晶单晶制备方法显得十分重要。已报道的蓝相液晶单晶制备方法存在面积小、制备费时、价格昂贵等缺点,不利于蓝相液晶单晶材料和光子器件的广泛应用。本项目旨在系统研究基于全息光刻的大面积蓝相液晶单晶的制备机理及材料特性。.本项目通过系统的理论和实验研究,建立了全息光刻形成一维/二维周期图案的仿真模型。通过全息光刻技术,制备了亚微米周期性图案化表面取向蓝相液晶基底,实现了蓝相液晶单晶的诱导和生长。阐述了亚微米周期性图案化表面取向诱导形成蓝相液晶单晶的物理机制,建立了蓝相液晶晶格取向的仿真模型。.研究了三种相变过程(各向同性相-蓝相I、蓝相II-蓝相I、及各向同性相-蓝相II)中出现的红、绿、蓝三个波段的蓝相液晶单晶。实现了大面积、高效率、低成本的蓝相液晶单晶制备。分析了蓝相液晶晶格结构之间的晶界自愈合现象,验证了蓝相液晶单晶的存在。制备得到的蓝相液晶单晶具有无缺陷的晶格结构、高反射率、窄带宽等特点。优化了蓝相液晶单晶的基本特性。.研究了手性浓度、液晶盒厚度对蓝相液晶晶格结构和相变的影响,研究了各向同性相-蓝相I和各向同性-蓝相II的中间态的晶格取向,研究了液晶盒厚度对蓝相液晶晶格取向的影响。通过调节手性浓度和液晶盒厚度,制备得到了均匀的液晶蓝相II [011]晶格取向。.研发了宽温域聚合物稳定蓝相液晶单晶光子器件,基于全息光刻和蓝相液晶薄膜的仿生微纳结构复合防伪器件研究。制备了一种具有超高热稳定性(-50˚C至260˚C)和优异Bragg反射光学特性(反射率44%)的固态蓝相液晶薄膜。同时,根据孔雀尾羽的仿生微纳结构,设计了可以在三维空间实现多角度复合图像传输的光子晶体结构。通过全息光刻技术,实现了双层微纳结构蓝相液晶复合器件的制备。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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