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。
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）