基于光控二芳基乙烯的手性向列相液晶體系研究進展

胡宏龍，鄭致剛，朱為宏

（1 華東理工大學化學與分子工程學院，上海 200237； 2 華東理工大學物理學院，上海 200237）

引 言

超分子螺旋結構在自然界中普遍存在[1]，是許多生物結構和功能的基礎，例如，L-氨基酸（甘氨酸除外）、DNA雙螺旋結構、D-糖結構以及大部分的右旋螺。大自然存在動態和靜態螺旋結構，具有不同的功能，如DNA 的雙螺旋結構代表了動態的螺旋結構，攜帶著遺傳信息，而甲蟲的外骨骼代表了靜態螺旋結構，展現出明亮的結構色[2]。該結構色為研究者開發新材料體系提供了思路，不僅可以研究結構色形成原理，而且能探索其在不同領域的科學應用[3]。

液晶作為介于液體和固體之間的一種新相態，既具有液體的流動性，又具有固體的各向異性[4-6]。液晶相態按照排列方式不同，可分為向列相[7-9]、膽甾相[10-12]和近晶相[13-16]三種主要相態。膽甾相液晶呈現出一種自發的螺旋結構，可以產生一維光子晶體效應，是一種優異的光學功能材料。由于自身的螺旋結構，膽甾相液晶對圓偏振光（CPL）進行選擇性反射，根據Bragg 定律[17]λ=n P（P代表螺旋結構的螺距，表示液晶分子沿螺旋軸方向旋轉360°的長度；n代表液晶體系的平均折射率），可知，當液晶母體確定時（即n不變），反射光的波長與螺距成正比，且當螺距達到可見光波長的量級時，膽甾相液晶即可選擇性地反射不同顏色的光[18-22]。自從膽甾相液晶被發現以來，如何對反射波長進行寬范圍調控一直是一個熱點問題。相比于其他外場調控，如電場、磁場、溫度等，光調控具有遠程、精準、無接觸的優點，被廣泛應用于膽甾相液晶調控體系[23]。通過向非手性向列相液晶中加入光驅動的手性分子，可以制備動態光響應的膽甾相液晶，也可以稱為手性向列相液晶[21,24-28]。為了更好地描述手性分子誘導向列相扭曲產生螺旋結構的能力，通常采用螺旋扭曲力（HTP）β進行量化，可用方程β=1/(Pc)表示（P表示螺旋結構的螺距長度；c表示手性分子的濃度），HTP 一般采用Grandjean-Cano 方法測試[29-31]。綜上所述，開發光驅動手性向列相液晶體系的一個關鍵挑戰是設計具有高HTP 值的光響應手性分子開關，且該開關在不同異構狀態下的HTP 值也要有較大差異，因為高HTP 值可降低摻雜濃度，降低對母體液晶性能的影響，而HTP 的巨大差異可實現光響應手性向列相液晶寬范圍反射色的調控。

本文將從分子設計角度分析近二十年來DAE液晶體系，并對目前實現的應用進行總結，最后對該體系的未來發展提出展望。

1 光控二芳基乙烯手性向列相液晶體系簡介

二芳基乙烯（DAE）于1988 年首次被Irie 等[32]發現并報道后，一直被廣泛研究和應用[33]。DAE 可視為二苯乙烯衍生物，其結構包含中心烯橋和側鏈雜環芳基[34-36]，在光異構化過程發生中心6π 電子的可逆電環化反應[37]。在光照下，DAE 可以在開環態和閉環態之間發生快速可逆地轉換，且該轉換伴隨著π 共軛分布變化所引起的顏色變化[38]。值得注意的是，無色的開環體和有色的閉環體都具備熱穩定性，即在黑暗中不會自發進行開、閉環反應，而是需要特定波長的外部光場驅動，具有很好雙穩態。此外，DAE 發生異構化過程中通常伴隨著各種物理和化學性質的可逆變化，且經過多次循環照射都不會表現出明顯的疲勞性，廣泛應用于光響應軟材料[18,39]、數據存儲[40]、邏輯門[41]、超分子自組裝[42-44]、防偽技術[45-46]等領域。

分析DAE 的結構，可以發現由于側鏈雜環芳基的自由旋轉，開環體可以分為平行異構體和反平行異構體（圖1）。根據Woodward-Hoffman 規則，只有反平行異構體在光照下能發生閉環反應，表現出光活性，而平行異構體則不能發生閉環反應。此外，平行異構體由于自身結構為鏡面對稱，所以不具備手性，而反平行異構體具有一對軸手性(axial chirality) 異構體，分別為P螺旋和M螺旋，在光照下，會對應產生一對相應的中心手性(central chirality)異構體，即(R,R)和(S,S)[47]。由于側鏈雜環芳基的快速旋轉，兩種異構體無法得到有效分離，進一步手性發生消旋化，所以不能實現DAE 的手性調控性能。為了獲得DAE 的手性調控，目前主要有兩種方法，分別為側鏈修飾手性基團[48-50]和通過位阻效應[51-53]實現分子自身手性拆分，本文將這兩種手性分別稱為外源手性和內源手性。

圖1 DAE各個構型之間的相互轉化關系Fig.1 Conversion relationship among various configurations of DAE

目前常用于手性向列相液晶體系中的光驅動手性分子有偶氮苯[54-57]、分子馬達[28,58-60]等。相比于這兩種手性分子，DAE 異構化前后的整體形變較小，在液晶中的調控波段范圍較窄，但是其具有優異的熱穩定性與抗疲勞度，因此開發手性DAE 液晶體系具有非常好的應用場景。在嘗試將手性DAE作為組裝系統的構建模塊引入液晶時，仍然存在許多挑戰，如HTP 值較小、HTP 變化值較小等[61-64]。當然，這些挑戰也為DAE 研究的未來發展指明了方向，研究人員通過不斷優化手性DAE 分子結構，以更好地滿足少量摻雜實現更寬范圍的液晶調控。

2 面向手性向列相液晶體系的光控二芳基乙烯的分子設計

如前所述，在向列相液晶中添加手性光敏分子，可以實現手性液晶體系的反射波段調控。如圖2 所示，將普通的向列相液晶和手性分子混合均勻后，整個體系會誘導形成螺旋結構，類似于一維光子晶體，可以反射出相應的顏色。在光照下，由于手性分子結構改變，整個體系的螺距發生變化，根據Bragg 定律，反射波長會發生相應的改變，從而反射出不同的顏色。在設計手性DAE 分子時，目前主要有三種方式來實現手性液晶調控。第一種為在DAE 側鏈芳基上修飾中心手性基團，通過光照前后分子結構的改變實現兩種不同的中心手性調控；第二種為在DAE 側鏈芳基上修飾軸手性基團，通過光照前后分子結構的改變實現兩種不同的軸手性調控；第三種為通過位阻修飾，將DAE 開環體的一對手性拆分，在光照下，實現P螺旋和M螺旋軸手性與(R,R)和(S,S)中心手性的對應轉化。

圖2 光控手性向列相液晶反射波段[24]Fig.2 Light modulated the reflection band of chiral nematic liquid-crystals[24]

2.1 中心手性與中心手性的轉變

作為早期的手性DAE 液晶體系，通常引入中心手性作為手性源，利用DAE 光致變色前后的異構化來影響中心手性的大小，從而誘導形成不同手性的液晶體系。由于中心手性在液晶中的HTP 值較小，變化值也很小，所以對液晶體系的調控不明顯。如圖3(a) 所示，Feringa 等[65]設計并制備了一種具有中心手性的苯乙胺類的DAE 光開關。從實驗結果分析，手性DAE分子1的手性誘導力較弱，在開環狀態時可以誘導向列相液晶形成穩定的膽甾相液晶。隨著紫外光的照射，開環體向閉環體轉變，手性誘導力逐漸減弱，不能產生相應的膽甾相液晶。故通過紫外光與可見光的交替照射，實現了膽甾相與向列相之間的相態切換。為了進一步增大分子1的手性作用力，Feringa 等[66]在分子1 的側鏈兩端各增加了一個剛性基團苯環，期待獲得更大的HTP 調控。如圖3(b)所示，手性DAE 分子2 無論在開環狀態和閉環狀態下都能誘導向列相5CB 形成穩定的膽甾相結構。在紫外光照射下，膽甾相的指紋織構的周期性增加，表明膽甾相螺旋結構的螺距增加，即HTP減小，為手性DAE調控液晶邁出了重要一步。

圖3 手性DAE分子1(a)[65]和分子2(b)[66]的化學結構及其對應的不同光照下的顯微織構圖Fig.3 Chemical structures of chiral DAE molecule 1(a)[65]and molecule 2(b)[66]and their corresponding textures under different light irradiation

2.2 軸手性與軸手性的轉變

相比于早期的中心手性DAE 液晶體系變化，軸手性所帶來的分子手性變化可以實現較大的HTP值及變化量。手性DAE 液晶體系中的軸手性調控主要為側鏈修飾聯萘基團所帶來的手性變化，通過不同的結構化修飾，實現了較大的HTP 值及變化量，同時也實現了手性反轉效果，為手性DAE 液晶體系打開了新的大門，也為更好的實際應用奠定了堅實的基礎。

Akagi 等[67]設計了幾種包含光響應軸手性DAE作為摻雜劑的手性向列相液晶。如圖4 所示，該團隊合成了三個以全氟環戊烯作為烯橋，軸手性聯萘基團作為側鏈的新型光響應DAE 分子開關，其中聯萘環的二面角通過DAE 的開、閉環的光異構化而改變。當R基團為甲基時((R)-D1)，其在光異構化過程中可以誘導膽甾相螺旋結構反轉，即開環狀態下為右旋膽甾相體系，閉環狀態下逐漸轉變為左旋膽甾相體系。當R基團為丙基時((R)-D3)，其在光異構化過程中表現出膽甾相和向列相之間的相態轉變，即開環狀態下為右旋膽甾相體系，閉環狀態下逐漸轉變為向列相體系。當R基團為戊基時((R)-D5)，其在光異構化過程中表現出膽甾相之間的螺距變化，即開環狀態下為螺距較小的膽甾相體系，閉環狀態下逐漸轉變為螺距較大的膽甾相體系。該類分子的開發在電光顯示、光學數據存儲以及有機分子和聚合物的不對稱合成方面具有潛在應用。

圖4 手性DAE分子(R)-D1、(R)-D3、(R)-D5的化學結構及其對應的不同光照下的顯微織構圖[67]Fig.4 Chemical structures of chiral DAE molecule(R)-D1,(R)-D3,(R)-D5,and their corresponding textures under different light irradiation[67]

Li 等[68]也基于聯萘的軸手性，在聯萘兩側分別設計了氧橋環結構，獲得了較大的HTP 調節性能。如圖5(a)所示，外側修飾氧橋環結構的手性DAE 分子3 在開閉環狀態下都能實現穩定的膽甾相結構，同時具有較高的HTP 值。開環狀態下，該分子呈現出綠色的Bragg 反射色，在紫外光照射下，開環體逐漸轉變為閉環體，伴隨著反射色逐漸紅移，最終停留在紅色的光穩態，表明膽甾相螺旋結構的螺距增大，對應的HTP減小。

相比于外側修飾的DAE 分子3，分子4 表現出更大的HTP 調控范圍，顯著大于之前報道的手性DAE 調控體系。如圖5(b)所示，在分子發生異構化的過程中實現了紅、綠、藍反射色寬范圍調控[69]。通過結構分析，內側修飾的氧橋環結構對光致異構化前后的手性影響更大，這是因為內側更靠近光致變色單元，開、閉環所帶來的手性扭轉會更加明顯，因此可以獲得更加明顯的HTP 變化值。毫無疑問，該類光驅動手性分子開關對實際應用具有重要意義，不僅能夠在誘導的螺旋超結構中具有良好的熱穩定性，而且可以實現RGB反射顏色的可逆光調控。

圖5 手性DAE 分子3(a)[68]和分子4(b)[69]的化學結構及其對應的不同光照下的反射光譜圖Fig.5 Chemical structures of chiral DAE molecule 3(a)[68]and molecule 4(b)[69],and their corresponding reflection spectra under different light irradiation

基于上述設計的DAE分子4，Li等[70-72]分別對其在烯橋、側鏈以及氧橋環處做了進一步修飾，以獲得更大的HTP 調控范圍及更穩定的膽甾相液晶體系。如圖6(a)所示，為了進一步提升分子的穩定性及抗疲勞度，對全氫環戊烯的中心烯橋進行全氟化修飾[70]，即DAE分子5，但是在修飾F原子后，整個液晶體系的調控范圍并沒有明顯的提升，反而降低了HTP 的調控范圍。從圖中可以發現，整個調控過程基本實現了從藍色到橙紅色的可逆調控。故通過修飾中心烯橋這種方式并未能提升HTP 的變化值，后續該研究團隊在聯萘外側修飾剛性基團，期待獲得更大的HTP 變化值。如圖6(b)所示，通過在聯萘基團的外側修飾苯環基團[71]，得到了位阻更大的手性DAE 分子6。該化合物表現出高的HTP 值，但是其HTP 的變化值并未得到明顯的提升，反射波段調控范圍約為150 nm，這與手性DAE 分子4 的調控范圍基本一致，故這種外側修飾剛性基團依舊不能明顯提升HTP 變化值。該研究團隊還通過改變氧橋的長度，期待能提升該化合物的性能。如圖6(c)所示，當氧橋的長度改變成丁二氧基時，手性DAE 分子7 獲得了新的調控性能[72]，初始態下使用偏光顯微鏡可以清楚地觀察到膽甾相的典型指紋織構。在光照異構化過程中，指紋織構逐漸消失，形成相應的向列相。隨著紫外光的持續照射，指紋織構重新出現，這種膽甾相-向列相-膽甾相的相變順序表明形成另一個相反旋性的膽甾相，在可見光照射下可以實現可逆回復。這些新型的手性DAE 分子研究為今后的設計提供了很大的參考價值，但獲得更大的HTP變化值仍然是一個挑戰。

圖6 手性DAE分子5(a)[70]、分子6(b)[71]、分子7(c)[72]的化學結構及其對應的不同光照下反射光譜圖和手性反轉圖Fig.6 Chemical structures of chiral DAE molecule 5(a)[70],molecule 6(b)[71]and molecule 7(c)[72],and their corresponding reflection spectra and chirality inversion under different light irradiation

2.3 軸手性與中心手性的轉變

基于上述分析討論，聯萘基團的軸手性之間的轉變所帶來的HTP 變化值難以得到進一步提升，其最大可調控波段范圍小于200 nm，限制了手性DAE液晶體系的進一步發展。不管是中心手性還是軸手性之間的轉化，都使得HTP 變化值達到了飽和狀態，這也許是和外源手性有關，該類手性調控都是通過光異構化所產生的結構變化去進一步影響手性基團的手性環境，這種手性變化屬于一種間接的手性傳遞過程。為了進一步增加HTP 變化值，開發內源手性顯得尤為重要，因為這種手性調控來源于光致變色單元自身開環體的軸手性到閉環體的中心手性之間的單一手性轉換，表現出更直接的手性調控方式。

Zhu 等[51]基于位阻型烯橋，完美地分離出DAE分子的內源手性，通過在側鏈修飾類液晶基團戊基苯和戊基聯苯，得到光響應的手性DAE分子(M)-1o和(M)-2o，并制備了相應的光響應螺旋液晶體系。如圖7 所示，在紫外光照射17 s后，由于螺旋結構的螺距增加（即HTP 減小），反射色從初始近紫外到藍色、綠色和紅色狀態的連續變化，在可見光照射33 s可實現完全可逆回復。此外，在380 nm 的近紫外波段到850 nm 的近紅外波段的寬范圍內觀察到反射峰位移，覆蓋了整個可見光區域，遠大于之前反射波段的移動范圍。值得注意的是，相比于全氫環戊烯烯橋，位阻型苯并二噻二唑烯橋具有更低的芳香性，大大提升了手性DAE 分子的熱穩定性，實現了多穩態、寬范圍的反射色調控，解決了當前光驅動軟物質材料體系中的一個主要問題。

圖7 手性DAE分子(M)-1o和(M)-2o的化學結構及其對應的不同光照下的反射光譜圖[51]Fig.7 Chemical structures of chiral DAE molecule(M)-1o and(M)-2o,and their corresponding reflection spectral under different light irradiation[51]

3 光控二芳基乙烯手性向列相液晶體系的應用

3.1 手性方向調控

調控膽甾相液晶的螺旋軸手性方向對開發CPL光響應材料和器件具有巨大的機遇與挑戰。基于上述的手性DAE分子7在液晶體系中可以實現光控手性反轉的特性，Li 等[48-49,73]繼續深入研究，進一步研究開發其應用。如圖8(a)所示，基于上轉換納米顆粒（UCNP）的最新發展，尤其是在生物醫學應用中能將低能近紅外光有效轉換為UV 或可見光輻射的前景和優勢，設計并合成了一種新型的多層核殼結構[73]，其包含兩種鑭系上轉換激活劑（Tm3+和Er3+）。作為近紅外納米轉換器，通過使用不同波長（通常為808 和980 nm）的NIR 光進行選擇性激發，多殼納米傳感器可根據單個UCNP 的需求顯示UV和可見光發光。有趣的是，納米傳感器的紫外和可見光發光可以觸發手性DAE 分子7 的可逆光環化，這是由分子開關和納米傳感器之間的協同作用產生的。手性DAE 開關和納米傳感器能夠形成自組裝、光可調諧的螺旋超結構，在連續波近紅外激光的照射下，螺旋超結構發生可逆的手性反轉，首次實現了可逆的近紅外光觸發的手性超螺旋結構，在生物成像、藥物傳遞、智能分子設備具有重要意義。

除此之外，該研究團隊將手性DAE 分子7 摻雜至一種電調的傾斜螺旋超結構體系中，實現了光、電協同作用下的寬范圍、可逆手性變化的反射波長調控。如圖8(b)所示，在不同電場驅動下，反射光譜可以實現從400 nm 到近1000 nm 的寬范圍移動[48]。為了進一步調控反射光的手性，手性DAE 分子7 成功實現了可逆的手性轉變。在光照異構化過程中，由于手性的反轉，反射光譜強度呈現出對稱分布，正負表示反射光的反向。因此，借助于電調傾斜螺旋體系，成功實現了寬范圍反射波長和可逆手性圓偏振態切換的光電調控，促進了光子學、化學、制藥、生物工程等方面的發展。

圖8 膽甾相液晶螺旋方向調控：(a)近紅外光驅動的手性螺旋反轉示意圖[73]；(b)光電調控傾斜螺旋超結構體系反射光譜圖[48]；(c)光驅動膽甾相螺旋軸三維調控[49]Fig.8 Modulation of cholesteric liquid-crystal helical direction:(a)schematic illustration of near-infrared light driven chiral helix inversion[73];(b)reflection spectra of the heliconical superstructures modulated by electric field and light[48];(c)three-dimensional modulation of light-driven cholesteric helical axis[49]

除了調控螺距旋性之外，該研究團隊還實現了光三維調控螺旋軸方向。如圖8(c)所示，通過偏光顯微照片觀察液晶排列結構可以發現，起始態處于明亮狀態，表明形成右旋的站立螺旋[49]。在紫外光照射5 s 后，亮態轉變為暗態，對應于向列相。照射10 s后，明亮狀態再次出現（表明出現了左旋站立的螺旋），隨后出現周期性條紋，表明形成躺倒螺旋排列。因此，該液晶體系的螺旋軸方向可以僅通過光實現三維操控，在光操控集成光子學方面有著重要的指導意義。

3.2 多色圖案顯示

在超分子材料中，液晶體系在成像和顯示技術中應用廣泛，通過調整液晶材料分子的有序排列和自組裝行為，并利用遠程光刺激精準控制其在多個尺度上的動態行為，為材料工程提供了機遇與挑戰。DAE 分子4 實現了寬范圍的反射色調控，利用這個特性，Li等[50,69]設計了不同的彩色顯示圖案。如圖9(a)所示，通過在不同區域進行掩膜曝光，可以在單個液晶盒中同時觀察到三種顏色[69]：紅色（無照射）；綠色（照射10 s）；藍色（照射25 s）。此外，先用紫外光將背景照射為藍色后，然后通過可見光照射不同時間，可以形成藍色背景下記錄的紅色和綠色圓圈、綠色五角星、綠色數字和字母。整個液晶盒可以進行多次擦除和寫入，實現了光操控圖像顯示。除此之外，該研究團隊采用毛細管微流體技術，將DAE 分子4 摻入光敏膽甾相液晶微滴中。如圖9(b) 所示，通過改變曝光時間，獲得了RGB 反射顏色的液滴，且能實現多色復雜圖案[50]。相鄰液滴之間的橫向相互作用在二維六邊形液滴群中可產生復雜可控的美麗圖像，由于Bragg 反射、液滴曲率和尺寸的多重組合，實現了交叉通信技術。

圖9 多色圖案顯示：(a)RGB三色圖案顯示圖[69];(b)液晶微滴反射模式偏振顯微鏡圖像[50];(c)可逆、可擦、漸變、角度依賴的多重防偽技術[51]Fig.9 Multicolor pattern display:(a)RGB three-color pattern display[69];(b)polarization microscopy image of the liquid crystal droplet in reflection mode[50];(c)reversible,erasable,gradient,angle-dependent multiple anti-counterfeiting technologies[51]

基于內源手性DAE 分子(M)-1o 制備液晶螺旋超結構，實現了從380 nm的近紫外波段到850 nm的近紅外波段的寬范圍反射色調控，Zhu 等[51]進一步開發了一種光可編輯的多重防偽新技術。如圖9(c)所示，將上述材料體系注入一個經過掩膜曝光預定義圖案的液晶盒中，該圖案包括大寫字母“ECUST”和相應的二維碼。在圖案化區域為具有高反射率的均勻取向的螺旋結構，而在其他區域中形成具有高光散射的隨機取向螺旋。由于起始波段處于近紫外區域，所以最初的圖案是肉眼不可見的，在紫外光照射下圖案逐漸顯現，并伴隨著從藍色、深綠色、草綠色、黃色到棕紅色的大范圍連續反射色變化。在可見光照射下，圖案可以可逆擦除。值得注意的是，移除光刺激后，由于該體系優異的熱穩定性，可提取任意顏色圖案來進行詳細檢查。正如Bragg定律所述，反射色嚴格依賴于視角，當以Bragg角α觀看樣品時，在深色背景上可以看到彩色圖案變化，而在其他視角下，在彩色變化背景下可以看到深色圖案。基于內源手性DAE 分子(M)-1o 制備的液晶體系，展示了一種可逆、可擦、漸變、角度依賴的多重防偽技術，在防偽和光響應式加密中具有重大的應用前景。

3.3 可控激光輸出

液晶螺旋超結構類似于一維光子晶體，將增益介質添加至體系后，已被證實是一種可調諧激光的高效諧振器。研究者們希望通過外部刺激實現可控激光輸出，這種激光器無須任何復雜的結構、材料或光學設計，在高容量信號傳輸、處理、記錄和編碼中可以提供廣泛的應用。Li等[48]基于手性DAE分子7所構造的光、電協同傾斜螺旋超結構體系，在均勻混合少量增益介質后，實現了動態可逆調諧的激光發射。如圖10(a)所示，在不同電場強度調控下，實現了激光發射波長約120 nm 的寬光譜范圍移動；此外，通過光照使手性分子7調控液晶體系的旋性，實現了具有寬的光譜動態范圍和右旋圓偏振及左旋圓偏振之間切換的可調諧激光發射。

Zhu等[51]基于內源手性DAE分子(M)-1o制備的液晶螺旋超結構，通過摻雜熒光染料（增益介質），建立了可逆光調控激光發射。如圖10(b)所示，成功實現了從609 nm到659 nm的波長調諧，且激光光譜銳利、平滑，帶寬約0.6 nm，具有良好的高斯強度分布。重要的是，該內源手性分子有效避免了多手性源引起的多疇結構，從而抑制了散射損耗，提高了光學效率。為了將該類可調諧激光進一步調控，輸出相應的結構光，該課題組繼續深入研究，發展了一類光可調諧的四維激光。如圖10(c)所示，基于上述內源手性液晶體系，有效地抑制微腔缺陷引起的液晶取向無序和相位變形，從而改善光學性能，提高激光發射的抗疲勞性和穩定性[74]。利用該銳利且窄帶寬發射的激光，成功建立了波長、波面、自旋角動量（SAM）和軌道角動量（OAM）的四維可調控激光器，為集成光學芯片、光學神經網絡和光學計算中的多自由度激光器提供了一種小型化和低成本器件。

圖10 光調諧激光發射：(a)光電調控傾斜螺旋超結構體系激光光譜圖[48]；(b)光調諧激光發射及其對應的反射光譜圖[51]；(c)四維可調諧激光示意圖[74]Fig.10 Light modulated laser emission:(a)laser spectra of the heliconical superstructures modulated by electric field and light[48];(b)light manipulated laser emission and its corresponding reflection spectra[51];(c)schematic diagram of the quadri-dimensional manipulable laser[74]

4 總結與展望

相比于常見的偶氮苯類和分子馬達類液晶體系，基于DAE 構建的光響應手性向列相液晶體系具有優異的熱穩定性及抗疲勞度。目前DAE 在手性向列相液晶中調控已經獲得較大的HTP 數值和變化值，并且在手性螺旋軸方向、圖案顯示以及激光調諧等方面取得了不錯的研究成果。當然，研究人員仍需繼續開發出新的手性DAE 分子，實現更大的HTP 數值和變化值，確保實現更寬范圍的反射色調控。同時也可以基于DAE 母體設計相應的光致變色液晶分子，從而豐富光控手性向列相液晶體系。此外，還可以發展柔性液晶器件，通過打印或印刷的方式，將上述表現出來優異性能的液晶體系應用在柔性電子器件中，進一步拓展DAE 手性向列相液晶體系的應用。本文將激發研究人員對光響應DAE 手性向列相液晶體系的興趣，并有助于創造具有新功能的DAE手性向列相液晶體系。