La "materia blanda" fue propuesta por primera vez por Pierre-Gilles de Gennes en su discurso de aceptación del Nobel en 1991. El término describe materiales entre sustancias acuosas y sólidos ideales.

Los materiales de materia blanda con una amplia variedad de configuraciones complejas, patrones coloridos, estados metaestables y suavidad macroscópica han proporcionado valiosas inspiraciones para abordar los desafíos modernos tanto en óptica como en fotónica. El cristal líquido (LC) autoensamblado representa uno de los sistemas de materia blanda más atractivos. Sus microestructuras exhiben propiedades superiores de fácil fabricación, ajuste fino, alta flexibilidad y notable capacidad de respuesta a los estímulos.

En los últimos años, los sistemas ópticos basados ​​en LC (LC termotrópicos típicos y liotrópicos de base biológica) han experimentado un desarrollo en auge, promoviendo la aparición de nuevos fenómenos, funciones y aplicaciones. Como tal, es cada vez más importante discutir los avances recientes de la fotónica de materia blanda basada en arquitecturas LC (Soft Mattonics) desde una perspectiva integral para proporcionar una referencia valiosa para el desarrollo futuro del ámbito relevante.

En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Yan-Qing Lu del Laboratorio Nacional de Microestructuras de Estado Sólido, el Laboratorio Clave de Manipulación y Detección Óptica Inteligente y la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Nanjing, China, y colaboradores han realizado una revisión sistemática y completa para unir varias arquitecturas LC ajustables dinámicamente con sus diversas aplicaciones en Soft Mattonics.

En este documento, se describen en detalle las definiciones básicas, las propiedades físicas, los esquemas de manipulación y la controlabilidad dinámica de los LC termotrópicos típicos y los LC liotrópicos de base biológica, incluidos los LC de fase nemática, LC de fase esméctica, LC de fase colestérica, LC de fase azul y celulosas.

Las microestructuras unen las propiedades inherentes del nanomaterial y las funcionalidades importantes, desempeñando un papel importante en el desarrollo de la óptica y la fotónica ideales basadas en LC. Para controlar las microestructuras de LC, en un extremo del espectro se encuentra la creación. Se puede lograr combinando la técnica de fabricación "de arriba hacia abajo" con el proceso de autoensamblaje "de abajo hacia arriba" de los LC.

Por ejemplo, se pueden emplear sustratos con patrones de superficie topográfica 3D para generar matrices de defectos topológicos ordenados; la capa fotoalineada 2D desencadena una construcción flexible de superestructuras LC 3D. En el otro extremo del espectro se encuentra la elaborada capacidad de ajuste de las arquitecturas LC. Se han dedicado muchos esfuerzos a este campo para manipular dinámicamente las estructuras de LC mediante la introducción de calor, electricidad, luz, estrés y campos magnéticos.

Con el trabajo presentado, Lu y sus colaboradores brindaron una descripción general de los dispositivos basados ​​en LC en el campo de rápido crecimiento de Soft Mattonics, que incluye pantallas inteligentes, imágenes ópticas, dispositivos de modulación de campo de luz, actuadores suaves y ventanas inteligentes. Aporta funcionalidades/rendimientos atractivos, ajustables, eficientes y múltiples a las plataformas ópticas basadas en materia blanda. Estos científicos también destacaron tanto los desafíos como las oportunidades de estos materiales hacia la fotónica de la materia blanda:

1. Producción y procesamiento a gran escala;
2. Lograr relaciones "estructura-propiedad-función" optimizadas;
3. Combinar LC con otros materiales blandos;
4. Integración perfecta de materiales de materia blanda con componentes ópticos existentes;
5. Integración de LC con sistemas electrónicos y robóticos de última generación;
6. Fases de LC recién descubiertas.

La exploración adicional de este tema no solo ampliaría el conocimiento de Soft Mattonics, sino que también alentaría la investigación multidisciplinaria de especialistas en diferentes disciplinas y promovería diversas aplicaciones fotónicas suaves e inteligentes. + Explora más

Predicción de la estabilidad de fase de la materia blanda