东南大学李全团队在《Advanced Materials》上发表关于刺激响应液晶超结构领域的突破性进展

文章导读

热响应结构色材料常因灵敏度固定、响应非线性而困住高精度应用，如何破局？东南大学李全团队在顶级期刊《Advanced Materials》发表突破性研究，揭秘电热协同响应液晶锥面螺旋超结构。该体系通过分子弹性与手性相互作用，精准操控螺距、锥角及结构色，实现整个可见光波段宽范围、高饱和度调控，并颠覆性地呈现线性温度响应（灵敏度5 nm/0.05℃）。更关键的是，它首创通过电场动态编程温度灵敏度（50~100 nm/℃连续可调），一举解决灵敏度固定难题。结合数字光刻技术，团队成功开发可编程光子微区阵列，应用于多维信息加密与可视化温度监测，为智能传感和光子器件开辟全新路径。

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（通讯员汤玉琪）近日，东南大学智能材料研究院院长、首席科学家、化学化工学院李全团队在刺激响应液晶超结构领域取得突破性进展。相关成果以《具有自适应灵敏度的胆甾相液晶锥面螺旋光子架构的电热协同响应特性研究》(Electro-Thermo Cooperative Responsiveness of Cholesteric Heliconical Photonics Architectures Featuring Adaptative Sensitivity) 为题发表在国际顶级学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。

图1 液晶锥面螺旋超结构及宽范围结构色调控性能。（a）液晶锥面螺旋材料体系；（b）液晶锥面螺旋的结构组装与外场操控示意图；（c）锥面螺旋的反射偏光织构；（d）锥面螺旋的电操控反射光谱；（e）色坐标情况

刺激响应型结构色光子材料因自组装微纳结构，具有优异的色彩稳定性与环境响应性，广泛应用于智能传感、自适应光子学以及动态信息显示等前沿领域。然而，现有温度响应结构色材料普遍存在色彩调控维度有限、温度响应非线性和灵敏度固定等问题，严重制约了其在复杂环境与高精度应用场景中的拓展与应用。针对这一挑战，研究团队在前期基础上，构建了一种基于液晶锥面螺旋超结构的电-热协同响应光子材料体系。该体系通过分子弹性、介电各向异性与手性相互作用，实现了对锥面螺旋结构的螺距、锥角及结构色的多维度精准操控，突破了传统软物质系统依赖单一刺激响应模式的局限。实验结果表明，该体系可在整个可见光波段内实现宽范围、高色饱和度的结构色调控，并具备常规软物质体系难以实现的线性温度响应性能，其反射波长随温度变化呈现线性关联，且温度灵敏度可达5 nm/ 0.05 ℃。更为重要的是，该体系可通过调节外加电场动态编程液晶锥面螺旋结构的温度灵敏度（在50~ 100nm/ ℃范围内连续可调），首创性地解决热响应结构色材料灵敏度固定、响应迟滞等瓶颈问题，开创了结构色光子材料在多参量协同调控的新路径。

此外，研究团队结合数字光刻技术，成功制备了空间可编程锥面螺旋光子微区阵列，通过赋予其差异化的温度响应行为，进一步实现了多维信息加密与可视化温度监测功能，为高精度柔性传感、动态光子信息存储和智能光学器件开发提供了全新技术方案。该项研究为软物质多刺激协同操控与新一代智能光子超结构的设计提供了重要理论依据与技术支撑，显著拓展了光子材料动态调控体系的应用边界。

东南大学李全和华东理工大学物理学院郑致刚教授为共同通讯作者。本研究工作得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金项目、江苏省“双创团队”、上海市科委等项目的资助。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202507000

供稿：化学化工学院

（责任编辑：周子琪审核：宋业春）