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陈鹭剑教授团队在电驱动液晶孤子研究方面取得新进展
发布时间:2024-09-05

近日,我校电子科学与技术学院陈鹭剑教授、李森森副教授团队在电驱动液晶孤子研究方面取得新进展。相关成果以“Light-regulated soliton dynamics in liquid crystals”为题发表于Nature Communications(DOI:10.1038/s41467-024-51383-w)。

孤子广泛存在于自然界,它们是自我维持的局域波实体,能够在非线性介质中传播,并在相互碰撞后保持其形状和速度不变。近年来,液晶材料中的三维电驱动孤子(Directron)因其在微货物输运、数据编码载体以及集群运动研究等方面的应用潜力,而受到了广泛关注。然而,目前此类孤子的产生与操控依赖全局电场,这导致在开发多任务并行处理平台时存在一定的局限性,进而限制了其在更复杂场景中的实际应用。

鉴于此,研究团队利用基于高敏感光电转换层的光电效应,通过光投影在光照区域形成虚拟电极,无需制备物理电极,即可实现对孤子动力学行为的精准控制。该研究通过理论建模和仿真分析,揭示了图案光与光致电场相互作用的机制,阐明了孤子在局部区域内的生成与运动机理。通过多策略图案光编程,实现了对孤子的高度灵活控制,并进一步展示了孤子的速度调控、传播方向控制以及按需定制的轨迹操控,涵盖了孤子从生成、传播到泯灭的整个生命周期。与以往依赖宏观尺寸或数百微米级物理电极的孤子研究相比,该方法将外场操控的尺度缩小至孤子本征尺寸,提供了孤子光学操控的新维度,为探索孤子在涌现现象、微货物输运、微流控等领域的应用带来了新的机遇。

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该研究工作在陈鹭剑教授和李森森副教授共同指导下完成。电子科学与技术学院2022级博士研究生吴科辉与2022级硕士研究生朱丽婷为论文共同第一作者。研究工作得到国家重点研发计划(2022YFA1203700)和国家自然科学基金项目(62175206,62075186,62204212),以及福建省自然科学基金(2022J05014)的支持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-51383-w

(电子科学与技术学院)


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