宽波反射胆甾相液晶材料研究进展

王 萌，孙 健，李克轩，沈文波，李辰悦，兰若尘，张兰英，杨 槐

(1.中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京 100083)(2.北京大学工学院，北京 100871)(3.西京学院理学院，陕西 西安 710123)(4.北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083)

1 前 言

液晶(liquid crystal，LC)作为一种凝聚态软物质，由于其分子排列形态介于固态和液态之间，因此同时具备液体的流动性和晶体的空间各向异性。在电场、温度、磁场、光辐照、机械应力等外场条件刺激下液晶的分子排列或分子有序度发生变化，从而使器件的光学性质发生改变[1]。目前液晶材料在信息显示领域已实现广泛应用，在光伏器件、激光、传感器件、智能材料等领域也存在巨大的应用前景。在众多液晶相态中，胆甾相(cholesteric phase, Ch)由于其特殊的一维自组装螺旋结构和选择性光反射特性而备受研究者的关注。胆甾相被认为是向列相的一种特殊状态，也常被称为手性向列相(chiral nematic)[2]。胆甾相液晶(ChLC)的形成途径有两种，一是分子本身含有手性碳原子或其它手性基团，二是在向列相液晶中添加旋光性物质[3]。ChLC的分子排列方式如图1所示，LC分子依靠端基的相互作用彼此平行排列成层状结构，分子长轴平行于层平面，层内各分子长轴趋于互相平行。层与层之间分子长轴逐渐偏转，各层分子指向矢沿层法线方向连续均匀旋转，从而形成螺旋结构，旋转360°后复原，两个取向相同的最近层间距离称为螺距(Pitch,P)。根据螺旋轴的排列方式，ChLC表现出不同的光学特性：① 当螺旋轴无序混乱排列时，不同空间方向的多畴螺旋结构呈现焦锥织构，由于折射率在畴边界上的不连续变化而表现出对入射光强烈的光散射作用；……