Con las técnicas 2D actuales, normalmente se irradia una película de cristal líquido que contiene moléculas de colorante fotosensibles añadidas, con luz polarizada uniforme. Esto controla la alineación neta del cristal líquido a través de la interacción del dipolo de tinte y el eje de polarización de la luz. El inconveniente de estos sistemas es la necesidad de agregar tintes fuertes, que puede decolorar o degradar las propiedades ópticas y de estabilidad. Por lo tanto, un método sin colorantes es muy deseado en la industria de la ingeniería.

En la actualidad, sólo se han explorado dos enfoques de métodos sin colorantes. El primero es un método de alineación de dos pasos, en el que los materiales de cristal líquido se recubren sobre una capa de fotoalineación muy fina que contiene colorante y luego se alinean o fijan mediante polimerización. Si bien este método ha demostrado ser muy exitoso en el logro de elastómeros y cristales líquidos alineados en 2D que responden a estímulos utilizados en fotónica, cosecha de energía solar, microfluidos, y dispositivos robóticos suaves, es caro y requiere mucho tiempo. La creación de una película con matrices microscópicas de patrones de microalineación requiere un control preciso y dinámico de la dirección polarizada de la luz incidente en cada píxel. por lo que este método no es adecuado para alinear patrones a nanoescala en áreas grandes.

El segundo enfoque para el desarrollo de un sistema sin colorantes utiliza la topografía de la superficie para superar las limitaciones de la fotoalineación convencional. En este método, los cristales líquidos se alinean sobre una plantilla de topografía de superficie mediante litografía, nanoimpresión, o técnicas de chorro de tinta entre otras. Si bien este método permite micropatrones 2D de alineación molecular, todavía requiere un procesamiento de varios pasos, haciéndolo costoso y lento. Debido a la rugosidad de la superficie de las plantillas topográficas, este método resulta difícil en la producción de películas delgadas.

Un grupo de investigación dirigido por Atsushi Shishido en Tokyo Tech ha informado del desarrollo de un nuevo método de fotopolimerización de ondas de escaneo que utiliza escaneo espacial y temporal de luz guiada enfocada. A medida que avanza la reacción de polimerización, se activa un flujo másico en la película, y esto da como resultado la alineación de los cristales líquidos con los patrones de luz incidente. La alineación deseada se logra a través de un solo paso por flujo másico activado por luz.

Este nuevo método genera patrones de alineación arbitrarios con un control fino sobre áreas más grandes en una amplia variedad de materiales de cristal líquido sin la necesidad de tintes fuertes o pasos de procesamiento adicionales. algo que los métodos anteriores no pudieron lograr. Este método tiene la ventaja adicional de una complejidad ilimitada en patrones 2D que, en principio, estar restringido únicamente por los límites de difracción de luz.

Este nuevo concepto de fotopolimerización por ondas de barrido se limita actualmente a los sistemas de cristal líquido fotopolimerizables con un espesor inferior a decenas de micrómetros. Sin embargo, una mayor investigación puede expandir los sistemas de materiales que podrían usarse como nanobarras, nanocarbonos, y proteínas. La fotopolimerización por ondas de escaneo se puede introducir fácilmente en las instalaciones de fotoproducción existentes, permitiendo grandes ventajas económicas. Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio ven este método como una vía poderosa para la creación simple de materiales orgánicos altamente funcionales con arbitrarios, patrones finos de alineación molecular en la nanoescala sobre grandes áreas.