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天津大学封伟教授:光学应用石墨烯基手性液晶材料

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发表于 2019-2-23 11:20:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。
近日,天津大学封伟教授应邀在英国皇家化学会期刊JournalofMaterialsChemistryC上发表综述文章(Graphene-basedchiralliquidcrystalmaterialsforopticalapplications),总结了石墨烯基手性液晶材料的最新研究进展。
天津大学封伟教授:光学应用石墨烯基手性液晶材料
作者主要介绍了胶体石墨烯手性液晶和石墨烯/手性液晶复合材料,其中手性向列相,扭曲晶界相,蓝相及其对光学应用的促进作用是该综述讨论的重点。该综述还介绍了石墨烯基手性液晶材料的潜在应用。最后,作者对该领域将来的研究方向提出了一些建议,并对其前景进行了展望。综述共同通讯作者为天津大学封伟教授、冯奕钰教授和华东理工大学郑致刚教授,第一作者为天津大学翟飞博士,该综述被邀请作为JournalofMaterialsChemistryC内封面文章。
具有手性液晶相的材料具有光学旋转,偏振光的选择性反射和圆二色性等显著特性,已成为光电子领域的研究热点。手性液晶相最初是在仅具有旋转轴对称元素的分子(既没有镜像对称平面也没有反转中心)组成的物质中发现的,典型的代表是DNA。手性液晶材料通常分为胆甾相和蓝相,此外也可以形成扭曲晶界相和手性近晶C相。与非手性液晶相相比,这些手性液晶相材料表现出来非常迷人的电子光学“特性”和光学现象。由于周期性的螺旋结构,其固有的光子带隙赋予这种自组织的软光子超结构不同尺度的光调制能力。同时,液晶主体独特的柔软特性使其可以对来自外部的刺激作出响应,如电场,力,热,温度,和光等,在光子结构方面为这类系统带来全新的可控特性。
本篇综述重点介绍了石墨烯基手性液晶材料的最新研究进展。在所有手性液晶材料中,基于石墨烯的手性液晶复合材料具有一些独特的特性,适用于广泛的新型应用。一方面,石墨烯的二维有序性和手性对手性液晶性能有积极影响,如降低蓝相的驱动电压等。另一方面,液晶化是实现石墨烯大规模加工的最有效途径之一,它也是连接石墨烯和大规模高性能材料的优良性能的桥梁。本综述主要关注胶体石墨烯手性液晶和石墨烯/手性液晶复合材料,其中手性向列相,扭曲晶界相,蓝相及其对光学应用的促进作用是该综述讨论的重点。探讨了石墨烯基手性液晶材料的理论基础,合成路线和应用以及石墨烯对蓝相的稳定作用。通常,手性会使石墨烯液晶材料具有更丰富的光学各向异性和更快的响应时间,显著改善了这类材料的光学性质。因此,石墨烯基手性液晶材料是用于有机和无机可控软材料和光学应用的很有前途的材料。该综述还介绍了石墨烯基手性液晶材料的未来前景和机遇。
该项研究获得了国家杰出青年基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目的资助。
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