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赢8娱乐平台 :开创最新液晶调控技术 中山大学跨国研究登顶尖期刊

来自赢8娱乐平台的报道:2019/11/22
【大成报记者吉雄世╱高雄报导】国立中山大学光电工程学系特聘教授林宗贤、助理教授王俊达师生团队与美国空军研究实验室首席科学家Timothy J. Bunning、宾州州立大学电机工程学系教授Iam Choon Khoo合作,历时两年多,创全球先例,开发Repetitively-Applied Field (RAF)技术,使蓝相液晶从自然产生的立方晶格,重新转换为新颖且稳定的非立方光子晶体,成果获刊国际顶尖期刊《Nature Materials》,为光子晶体复杂的能隙控制打开全新视野。
林宗贤特聘教授指出,液晶(Liquid crystal)在现代人们的生活中无所不见,从大型显示器到个人随身设备,包括汽车、办公室、电脑到智慧型手机,其独特的物理性质与光学特性,成为绝佳调控光电的材料。现今,人们正开发具有更佳性能的液晶材料,而具有光子晶体(Photonic crystals)特性的新兴液晶更有巨大的应用潜力。“光子晶体不仅能让光转弯,还能让动物展现美丽色彩!”林宗贤特聘教授解释,像是蝴蝶翅膀、孔雀羽毛及甲虫颜色等,都是来自排列整齐的周期性奈米结构;人造的光子晶体除了仿生的色彩多样性外,也让科学家开创出光积体电路、光子芯片、激光等等应用领域,显示出光子晶体的重要前景,“是未来世界不可或缺的尖端科技”。
王俊达教授指出,在显示器应用上,液晶是一项控制光通过的技术,并不自发光。然而,当液晶形成光子晶体结构时,它的光子能隙能够反射特定颜色的光,而如何准确地调控光子晶体的反射颜色则变得相当重要。“过去我们只能选择控制光子晶体中的特定颜色,例如红色或黄色,而且不是稳态。”透过这项最新技术,未来光子晶体中的红橙黄绿蓝等颜色都能调控,而且在没有电场作用下也是非常稳定的,“想让它停在哪就停在哪”。
研究团队进一步说明,过去若要调控光子晶体的色彩,仅限能控制在奈米量级下,在实际应用上也遭遇相当大的阻碍,除了至少需要再提升到微米等级,对其施加电场也会产生许多不良影响,例如残余的折射率和无法被稳定的能隙控制等。中山大学团队成功开发的RAF技术,让立方晶格逐步转换为非立方,达到现有技术无法达到的结果,让能隙控制变化量是过往研究的两倍,同时可以使厚度提升将近1千倍的立方晶格蓝相液晶,均匀转换成非立方晶体,并可透过掺杂聚合物来稳定不同结构,实现较宽的工作温度和亚毫秒级的快速响应。团队也针对不同状态下的光子晶体做最优化,显示出重复施加场是调制非立方三维光子晶体蓝相液晶通用的技术,让量身订制整个可见光范围内的光子晶体更为容易实现,进而扩大蓝相液晶应用于显示、光积体电路、非线性光学、超快激光及生物医学等领域。
这次研究团队成员还包括中山光电系博士后研究员赵宏昌、美国宾州州立大学电机工程学系博士生陈君维、中山光电系博士生郭端毅、李承璋、冯渟懋及硕士生林耕贤。
【附录】
中山光电液晶实验室由林宗贤特聘教授及王俊达助理教授主持,研究专注于一维光子晶体胆固醇型液晶(Cholesteric liquid crystals),与三维光子晶体蓝相液晶(Blue-phase liquid crystals, BPLC)。团队可以制作出所需的光子晶体特性,产生所谓的光子能隙(Photonic band gap)用来传播、限制、调变电磁波,这种经过特殊设计的结构,可以轻易做到选择性反射,应用于积体光路集成,或是无反光镜激光、控制脉冲激光与介质的相互作用等等雪铁龙光子元件。
研究团队继2017年以制作出全球第一个超大尺寸单晶的蓝相液晶,发表论文于《Nature Communication》后,今年再以突破性的研究:场致晶格重构(Reconfiguration of three-dimensional liquid-crystalline photonic crystals by electrostriction),获国际顶尖学术期刊《Nature Materials》于2019年10月刊登论文。
期刊原文请见 https://www.nature.com/articles/s41563-019-0512-3
图说1:中山光电液晶实验室由林宗贤特聘教授(前排右)及王俊达助理教授(前排左)主持,师生跨国团队开创最新液晶调控技术,成果获刊国际顶尖期刊《Nature Materials》。
图说2:中山大学跨国研究创全球先例,开发Repetitively-Applied Field (RAF)技术,为光子晶体复杂的能隙控制打开全新视野。左起中山光电系博士后研究员赵宏昌、博士生郭端毅、助理教授王俊达、特聘教授林宗贤、硕士生林耕贤、博士生李承璋。
图说3:研究团队继2017年以制作出全球第一个超大尺寸单晶的蓝相液晶,发表论文于《Nature Communication》后,今年再以突破性的研究“场致晶格重构”,获国际顶尖学术期刊《Nature Materials》。图中人物为研究论文第一作者、中山大学光电系博士生郭端毅。

发布时间 2019-11-28 14:58    文章来源: http://dede.com    点击数:
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