在顯示器、光開關、感測器等領域極具潛力的材料「藍相液晶」,因生長速度緩慢、尺寸較小而使應用範圍受限。中山大學光電工程學系講座教授林宗賢的研究團隊開發出新技術,不僅使生長速度增加10倍,還可製造大面積、高穩定性的單晶,有望使光電產品更高效、低耗能。
林宗賢指出,「藍相液晶」是一種特殊的軟性材料,具有三維光子晶體的特性,能夠反射特定波長的光線,在顯示技術、光開關、光學感測器、生物醫學成像及非線性光學領域等應用上潛力極高;但傳統的晶體製造技術因生長速度緩慢、尺寸較小,使應用範圍受限。
林宗賢說,研究團隊透過台、美跨國合作,研發出「反向電致形變」(Reverse Electrostriction)技術,使生長速度由數小時減至數分鐘,較傳統技術快了數十倍,且製造面積大,突破原本耗時且效果有限的瓶頸;甚至在移除電場後,依然保持穩定,並具有可調變的對稱性、工作帶寬及光學色散等靈活特性,賦予藍相液晶更多光學發展應用的機會。
林宗賢進一步指出,團隊利用新技術,先以強電場驅動液晶分子的排列均勻對齊,再經由設計電場的驅動過程以及適當的溫度,可在數分鐘內產生各種對稱性(四方、正交、立方晶系)的藍相液晶單晶,獲得不同的晶格參數,能迅速改變藍相液晶晶體結構。
這項新技術未來或可用於製作濾光系統、非線性雷射調整等光學元件,以及工業自動化中的生物、化學感測器或智慧型感測器等感測技術、增強控制光通訊傳輸訊號的光通訊技術等領域。林宗賢強調,未來的光學與光電設備將變得更小型化、高效能且更低能耗,對推動綠色科技具重要意義。
該研究除了由中山大學研究團隊主導外,研究成員還包括美國史丹佛大學博士後研究員陳君維、美國賓州州立大學教授Iam Choon Khoo,及美國空軍實驗室技術長Timothy J. Bunning博士;研究成果獲國際知名期刊《自然通訊(Nature Communications)》認可,並入選「應用物理與數學」編輯精選網頁,為近期最具影響力的50篇論文之一。◇