[自拍偷拍]藝校美女孔雀妹妹三人組同時表演才藝 科研新发达丨电子学院陈鹭剑栽植团队在液晶光学传感规模取得新发达

近日，厦门大学陈鹭剑栽植团队和南京大学陆延青栽植团队在液晶光学传感规模取得新发达，将刺激反应型胆甾相液晶团聚物薄膜当作传感元件并与几何相位编码相联结，提议了一种新式视觉传感平台。筹商服从以“Geometric phase-encoded stimuli-responsive cholesteric liquid crystals for visualizing real-time remote monitoring: humidity sensing as a proof of concept”为题发表在《Light: Science & Applications》。

传感时刻在环境安全检测、信息获取以及高精度数据处理等要道规模饰演着至关报复的变装。在这一配景下，科研东谈主员正奋力于于缔造快速、用户友好且经济实惠的传感惩办有盘算推算。相配是在刺激反应型光子晶体规模，胆甾相液晶（CLC）凭借其独有的螺旋超结构和一维光子晶体属性，展现出权臣的后劲。这种材料不仅制造浅显，还能在无需电源的情况下产生昭着的结构色调，为视觉分析检测提供了新路子。可是，CLC在达成其传感后劲时濒临一个要道挑战：尽管它约略通过结构色变化产生肉眼可见的光信号，但对反射波长的精准测量仍然依赖立志的光谱仪器，这驱散了其在光学传感器规模的发展。

跟着平面光学元件当作平面和微型化光学元件的新式需求，源于光的自旋轨谈相互作用的几何相位（即Pancharatnam-Berry相位）取得了权臣发达。连年来，通过掌握CLC螺旋形超结构的局部取向，已到手将几何相位注入到反射光中，拓展出诸多光子学规模的新应用。相配地，在CLC平面光学器件中，几何相位编码约略凭据不同反射波段变嫌反射衍射光场，以视觉上可鉴识的图案体式提供丰富的传感信息，这格外了传统基于光子带隙（PBG）波长/频率的传感时刻。同期，光涡旋（OV）提供的轨谈角动量（OAM）当作新的解放度，使得涡旋光束（VB）成为探索波长和OAM可调OV的报复器具。

为了有用达成传感信号的可视化，筹商团队提议了基于几何相位编码的刺激反应型胆甾相液晶团聚物（CLCP）视觉传感平台。这一翻新平台的中枢特质是能生成基于及时视觉形状的图像传感信号，而非依赖于传统的波长/频率变化，从而提升了传感信号的直不雅性和可读性。筹商东谈主员以对湿度的检测当作平台有用性的见识考据，掌握反应性液晶单体、光激发剂和手性剂，制备了具有湿度反应的CLCP薄膜（图1）。现实驱散标明，跟着环境湿度的增多，薄膜会摄取水分而推广，导致其螺距增多，进而引起反射带的红移沸腾，证据了CLCP具有湿度反应的高度敏锐性、反应范围的可假想性及出色的可逆性。

图1 图案编码的湿度反应型CLCP薄膜的制备经过暗意图

筹商团队遴荐单波长监测系统，对编码单个q-plate的湿度反应型CLCP薄膜进行了详备的反射衍射性情分析（图2）。现实驱散展示了CLCP将环境湿度的及时变化调遣为可视化信号的本事，突显其在及时、远距离监测规模的应用后劲。

图2 单个q-plate编码的湿度反应型CLCP薄膜反射衍射光场表征

为了扩展湿度监测的范围和感知湿度变化趋势，筹商东谈主员提议了两种矫正有盘算推算，对几何相位编码的湿度反应型CLCP薄膜的反射衍射光场与湿度之间的关系进行系统筹商（图3）。领先，通过将四象限q-plate阵列图案编码到CLCP薄膜上，到手扩展了湿度监测范围。每个象限内的CLCP薄膜远隔在不同温度下进行紫外光固化，不错取得不同的湿度监测范围，对应于不同的VB变化。其次，缔造双波长湿度监测系统，通过生成两个波长不同的VB，酿成随湿度变化而动态养息、由两个“甜甜圈”图案构成的访佛数字“8”的图案。实考据明，掌握这两种有盘算推算，不错克服湿度反应型CLCP材料自己固有弱势，达成对更平常湿度范围的有用监测和湿度变化趋势的感知。

图3 四象限q-板阵列编码的湿度反应型CLCP薄膜和双波长湿度监测系统

该责任提议了一种基于几何相位编码的刺激反应型CLCP的光学传感时刻，并通过q-plate编码的湿度反应型CLCP薄膜进行了见识考据。该时刻通过产生的VB取得直不雅的“甜甜圈”图案，达成了汉典、无战争的湿度监测，有用冲破了传统胆甾相液晶传感在准确性、老本考量和营业应用方面的局限。此外，该想路还可扩展到贝塞尔光束、艾里光束等具有非衍射性和自愈性情的多种光束类型，为达成汉典抗打扰、视觉形状的各样化和定制化提供了可能。联结机器学习时刻，这一基于图像识别的新式液晶光学传感时刻将为先进传感器的发展注入新的活力。该圭表有望进一步与光纤传感时刻交融，为通讯和动力传输系统中的环境监测提供了翻新路子。

厦门大学电子科学与时刻学院博士筹商生李世隆为第一作家，南京大学陆延青栽植和厦门大学陈鹭剑栽植为通讯作家。南京大学胡伟栽植、陈鹏副栽植与厦门大学黄朝红副栽植、李森森副栽植、胡学佳助理栽植赐与了报复建议，厦门大学电子科学与时刻学院硕士筹商生陈照艺亦有报复孝顺。该筹商由国度重心研发计较、国度当然科学基金和福建省当然科学基金资助完成。

论文信息Li， SL.， Chen， ZY.， Chen， P. et al. Geometric phase-encoded stimuli-responsive cholesteric liquid crystals for visualizing real-time remote monitoring: humidity sensing as a proof of concept. Light Sci Appl 13， 27 (2024). https://doi.org/10.1038/s41377-023-01360-7

图文转载自LightScienceApplications微信公众号