金納米雙錐顆粒摻雜液晶材料研究獲重要進(jìn)展

華南師范大學(xué)華南先進(jìn)光電子研究院教授周?chē)?guó)富團(tuán)隊(duì)王耀教授與美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校教授Ivan I. Smalyukh合作，在金納米雙錐顆粒摻雜液晶材料的研究方面取得重要進(jìn)展。

無(wú)機(jī)納米粒子膠體在液晶中的自組織現(xiàn)象可用于新型軟物質(zhì)材料的設(shè)計(jì)與制備，在智能窗等領(lǐng)域已有重要的應(yīng)用。然而，由于顆粒誘導(dǎo)缺陷和復(fù)雜的彈性介導(dǎo)相互作用的影響，顆粒形貌的使用被限制在納米棒或納米片上。

研究人員所用的金納米雙錐顆粒通過(guò)種子生長(zhǎng)法合成，尺寸約為70 nm×35 nm。為了增加金納米雙錐顆粒在液晶中的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)中使用巰基聚乙二醇mPEG-SH修飾納米顆粒的表面。修飾好的金納米雙錐顆粒摻雜進(jìn)向列相液晶5cb后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%的金納米雙錐顆粒-向列相液晶復(fù)合物。

研究人員將所得到的復(fù)合材料通過(guò)毛細(xì)作用力填入制備好的ITO液晶盒中，以實(shí)現(xiàn)液晶材料的平行取向。液晶可以通過(guò)最小化自由能和排斥體積，借助多種超分子作用力對(duì)納米材料進(jìn)行組織，實(shí)現(xiàn)金納米雙錐顆粒與5cb的取向一致。雙錐體顆粒在向列相液晶中定向排列，并以C5旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸沿著液晶的指向矢取向。基于金納米雙錐顆粒的偏光依賴表面等離子共振效應(yīng)，材料的消光性質(zhì)表現(xiàn)出偏振依賴性及靈敏的電場(chǎng)響應(yīng)性。研究人員還利用電場(chǎng)調(diào)控材料中拓?fù)涔伦?Heliknoton的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)納米雙錐顆粒可以跟隨拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在空間中進(jìn)行重組，實(shí)現(xiàn)自圖案化。

該研究對(duì)三維光學(xué)超材料的制造和低對(duì)稱性液晶及準(zhǔn)晶體的研究提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

(來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào))