【化工儀器網(wǎng) 項目成果】藍(lán)相(Blue Phase)是液晶中具有特殊性質(zhì)的一個相態(tài)，是各種膽甾相液晶在稍低于清亮點時存在的熱力學(xué)穩(wěn)定相，它是介于膽甾相和各向同性之間的一個狹窄溫度區(qū)間(約0.5~2℃)的相態(tài)，且相態(tài)穩(wěn)定，由于通常呈現(xiàn)藍(lán)色，故稱藍(lán)相。藍(lán)相液晶由于其特有的扭曲雙螺旋結(jié)構(gòu)，具有快速響應(yīng)特性與宏觀上的光學(xué)各向同性。
 

　　藍(lán)相液晶(BPLCs)以獨特的周期結(jié)構(gòu)、多刺激響應(yīng)及實時可重構(gòu)性等特點而具有優(yōu)異的光學(xué)性能，在傳感、顯示及防偽等方面頗具應(yīng)用前景。然而藍(lán)相液晶溫域(不超過36 ℃)與藍(lán)相激光工作溫域(溫度窗口可至500 ℃)的較大差異可能與所用聚合物穩(wěn)定藍(lán)相體系不合適的聚合程度(通常大部分體系可聚合液晶組分<10 wt%)有關(guān)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，而對BPLCs帶隙與熒光信號間匹配性的理解不充分也限制了新型藍(lán)相寬溫域激光器的發(fā)展。
 

　　為解決上述問題，中國科學(xué)院院士江雷、中科院理化所仿生材料與界面科學(xué)中心研究員王京霞團(tuán)隊，通過調(diào)控所制備聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶的可聚合液晶單體含量(30 wt% C6M)，形成了穩(wěn)定的藍(lán)相聚合物支架，將該聚合物穩(wěn)定藍(lán)相體系摻雜染料(DD-PSBPLCs)后，獲得寬工作溫域的藍(lán)相液晶激光器(25-230 ℃)。研究表明，寬的BP激光溫域源于所用穩(wěn)定的聚合支架體系，在整個激光溫域范圍內(nèi)提供了穩(wěn)定的反射信號和熒光信號，且在整個過程中始終保持了反射帶隙與熒光信號的匹配性；而體系中的非聚合組分在溫度變化過程中產(chǎn)生相變，使得組成的多組分性(25.0-67.5 ℃：藍(lán)相與微量膽甾共存；67.5-72.2 ℃：藍(lán)相體系；72.2-230.0 ℃：藍(lán)相與微量各向同性共存)又賦予了該藍(lán)相激光器可重構(gòu)的性能，實現(xiàn)了激光閾值隨溫度呈現(xiàn)U型變化、可逆的激光波長及在相變點(約70 ℃)明顯的激光增強效應(yīng)。此外，該工作還對比了單疇藍(lán)相與多疇藍(lán)相激光器的工作溫域，原位表征了變溫過程中反射信號、熒光信號、量子效率、熒光壽命、POM及Kossel結(jié)構(gòu)的變化，并對其寬溫域激光發(fā)射做出了合理的解釋。這項工作不僅為寬溫域藍(lán)相激光器的設(shè)計提供了新思路，而且在創(chuàng)新性微觀結(jié)構(gòu)變化方面為新型多功能有機光學(xué)器件提出了重要見解。
 

　　相關(guān)論文Over 200 °C Broad Temperature Lasers Reconstructed from Blue Phase Polymer Scaffold于近日發(fā)表在國際期刊《Advanced Materials(先進(jìn)材料)》上。
 

　　參考來源：理化技術(shù)研究所