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光衍射制备全光开关

2012-04-07 09:44
林契于宸
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  卡拉布里亚大学(UniversityofCalabria))的研究人员最近发现,一种新一代的光敏液晶成分可用于控制光衍射,这样,不需要采用表面化学方法,就可以诱导光敏液晶组织化,制备高性能全光开关。

  全光工艺会带来极大的速度提升,因为采用光子,就不需要把光子信号转换为电子信号,然后再转换回来,进行切换。全光工艺给光子学带来许多机会,但都受到阻碍,因为缺乏一些材料,既具有感光性,而且光学性质又可以快速、大幅度地可逆转化,只需利用光线的效应。

  光敏液晶(PLC:PhotosensitiveLiquidCrystals)有偶氮组(azogroup),包含在它的介晶(mesogenic)结构中,兼具偶氮苯化合物(azobenzenecompound)的光敏性与液晶(LC)的高双折射率(birefringence)。通常情况下,把光敏液晶暴露于蓝绿色波长的辐射,它们就会发生构象转变,也就是顺反式光异构化(trans-cisphotoisomerization),这会极大地改变这种材料的宏观光学性质。此外,光敏液晶表现出,可以高度溶解于液晶,与此相反的是非介晶偶氮染料(azo-dyes),见《材料化学杂志》(JournalofMaterialsChemistry)上的论文《介晶与非介晶偶氮染料约束于软物质模板实现光开关衍射光栅》(Mesogenicversusnon-mesogenicazodyeconfinedinasoft-mattertemplateforrealizationofopticallyswitchablediffractiongratings)。

  此外,高浓度光敏液晶在液晶中,不影响他们的序参量(orderparameter),也不会诱发相分离(phaseseparation)或边界条件的变化。

  最后,在基底介质上,光敏液晶的光致异构效果远远高于非介晶掺杂的效果。实际上,后者作为杂质,可以减少基底液晶材料的序参量,而且表现出一种倾向,就是与液晶分离,沉积在边界,从而改变边界条件。与此相反,高浓度的光敏液晶不仅会产生高感光度,而且也会加快切换过程,因为只需要较短的时间,就可诱发材料光学性质的宏观变化,这产生于分子的光致激发(photoexcitation)。

图1 a:CPND-57介晶偶氮染料溶解在THF中的可见光谱。

b:CPND-57的3D化学结构。c:石英透明容器中的这种溶液在外部白光照射下的情形。

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