冷热台在“双频向列液晶中的电可切换结构图案和衍射”中的应用

作者：南京大学-陆延青教授团队

       液晶（LC）中的电驱动结构图案因其电光应用而引起了广泛关注。在这里，我们公开了双频向列液晶中各种有吸引力的可重构液晶微结构 （DFNLC）归因于电对流引起的液晶导向器的畸变，包括一维卷、V 形图案、二维网格和不稳定混沌。这些模式可以相互切换，并且通过调整所施加电场的幅度和频率来调制晶格常数。电动可切换 因此，自组装微结构及其光束控制能力为调整基于 DFNLC 的光学器件的功能提供了一种可行的方法。 液晶（LC）的独特功能之一是能够以自组装的方式形成各种功能性微结构图案，这使得多种基于液晶的光电器件成为可能，包括激光[1]、涡旋光束发生器化[2,3]、光学成像[4–6]、光束控制[7–9]、衍射元件[10,11] ，和粒子操纵[12] 。据我们所知，自从近一个世纪前观察到弗雷德里克跃迁效应以来，具有光学、介电和导电各向异性的向列液晶（NLC）引发了对各种电现象的深入探索[13] 。电场可以引起 NLC 指向矢的集体重新定向或区域调制，从而导致非平衡过程和从均匀状态发展而来的各种空间模式[14-19] 。电对流（EC）， 也称为电流体动力学不稳定性，由于液晶弹性、质量/电荷流和感应内部电场的耦合，被认为是在 NLC 中生成结构模式的传统但有趣的方式。 EC 图案和的例子是在具有负介电各向异性 (Δε < 0)="" 和正导电各向异性="" (δσ=""> 0) 的材料中探索的所谓威廉姆斯域，也称为 -，用于便利性[20]，这种模式可以通过卡尔-赫尔弗里希机制来解释，其中 ^n 的微不足道的热波动允许空间分离 在电场作用下产生电荷，从而产生涡流。在 在这种情况下，会产生粘性扭矩来平衡向列弹性扭矩。因此，扭曲的指向矢分布稳定，并且出现结构向列图案。施加电场的频率和幅度是关键参数 在结构参数的动态控制中，这在很大程度上有利于可调谐光学系统，而普遍使用的频率范围从1 Hz到1 kHz并不会改变介电各向异性，从而限制了向列相中创建的结构图案的形式。 双频 NLC (DFNLC) 是特殊的软建筑 具有电场频率相关介电各向异性的块[21,22] ，即，在低于交叉频率 f < f="" 交叉的频率处="" δε=""> 0，对于 f > f 交叉，Δε < 0。krishnamurthy="" 的小组报告了="" ec="" 模式从初始均质状态（脐带）到类似="" williams="" 域的结构转变垂直弯杆="" dfnlc[23]，以及纵向卷的图案变换[24-26]，="" 斜滚[24,25]、横向滚[26]、波状滚[24]="" ，之字形威廉姆斯式卷[27]="" ，v="" 形纹理[27]，到平面="" dfnlc="" 中的循环域[24,27]。barnik="" 等人也注意到了这种条纹域。并用于基于="" dfnlc="" 的光相位调制器[26]="" 。除了一维="" (1d)="" 滚动图案之外，kang="" 等人。="" 生成二维（2d）周期性结构模式="" dfnlc="" mlc2048及其混合物掺杂有少量="" 反应单体用量[24]="" 。可调谐衍射元件="" 也被证明[28,29]="" 。到目前为止，仍然很少有研究关注电可切换结构模式的系统探索，这对dfnlc的应用提供了基本的限制。="" 在这项工作中，我们研究了="" ec="" 启用的可切换模式="" dfnlc="" 中的形成和随后的波束控制="" dp002-026="" 在电介质频率范围内="" 材料的各向异性为负值。出乎意料的是，一维横向和纵向滚动以及二维方形网格被生成，并且可以通过轻松改变电场的大小和频率来相互切换。研究了图案周期性和衍射参数的电依赖性，这是未来="" dfnlc="">