阿爾文-莫?。ˋlvin Modin）在克里格藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室與液晶裝置合影。圖片來(lái)源：Will Kirk/約翰霍普金斯大學(xué)。

由于一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，未來(lái)的機(jī)器人和照相機(jī)可能是由液晶制成的，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)極大地拓展了已在計(jì)算機(jī)顯示器和數(shù)字手表中常見的化學(xué)物質(zhì)的潛力。這項(xiàng)研究成果是利用光照射操縱液晶分子特性的一種簡(jiǎn)單而廉價(jià)的方法，現(xiàn)已發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）雜志上。

美國(guó)約翰-霍普金斯大學(xué)物理學(xué)博士研究員阿爾文-莫丁（Alvin Modin）說(shuō)："使用我們的方法，任何實(shí)驗(yàn)室只要有一臺(tái)顯微鏡和一組鏡頭，就能把液晶排列成他們想要的任何圖案。"工業(yè)實(shí)驗(yàn)室和制造商可能在一天之內(nèi)就能采用這種方法。"

液晶分子像液體一樣流動(dòng)，但它們像固體一樣有一個(gè)共同的取向，這個(gè)取向可以隨著刺激而改變。它們?cè)谝壕聊?、生物醫(yī)學(xué)成像儀器和其他需要精確控制光線和細(xì)微運(yùn)動(dòng)的設(shè)備中非常有用。但莫丁說(shuō)，控制它們?cè)谌S空間中的排列需要昂貴而復(fù)雜的技術(shù)。

包括約翰霍普金斯大學(xué)物理學(xué)教授羅伯特-萊尼（Robert Leheny）和助理研究教授弗朗西斯卡-塞拉（Francesca Serra）在內(nèi)的研究小組發(fā)現(xiàn)，他們可以通過(guò)控制沉積在玻璃上的光敏材料的光照射來(lái)操縱液晶的三維取向。

他們通過(guò)顯微鏡向液晶照射偏振光和非偏振光。在偏振光中，光波沿特定方向擺動(dòng)，而不是像在非偏振光中那樣隨機(jī)地向各個(gè)方向擺動(dòng)。研究小組利用這種方法制造出了一個(gè)液晶微型透鏡，它能夠根據(jù)照射進(jìn)來(lái)的光的偏振情況進(jìn)行聚焦。

首先，研究小組發(fā)射偏振光，使液晶在表面上對(duì)齊。然后，他們用普通光從該平面向上調(diào)整液晶的方向。這樣，他們就能控制兩種普通液晶的方向，并創(chuàng)造出具有幾微米大小特征的圖案，而這幾微米只是人類頭發(fā)粗細(xì)的一小部分。

塞拉是南丹麥大學(xué)的副教授，他說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致可編程工具的誕生，這些工具可以根據(jù)刺激改變形狀，就像處理復(fù)雜物體和環(huán)境的軟橡膠機(jī)器人或根據(jù)光照條件自動(dòng)對(duì)焦的相機(jī)鏡頭所需的工具一樣。

塞拉說(shuō)："如果我想制造一個(gè)任意的三維形狀，比如手臂或抓手，我就必須將液晶排列整齊，這樣當(dāng)它受到刺激時(shí)，這種材料就會(huì)自發(fā)地重組為這些形狀。"到目前為止，我們所缺少的信息就是如何控制液晶排列的三維軸線，但現(xiàn)在我們有辦法做到這一點(diǎn)了"。

科學(xué)家們正在努力為他們的發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)專利，并計(jì)劃用不同類型的液晶分子和由這些分子制成的固化聚合物對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試。

塞拉說(shuō)："以前無(wú)法嘗試某些類型的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槲覀儫o(wú)法正確控制液晶的三維排列。"但現(xiàn)在我們做到了，因此，利用這種方法，利用液晶的三維變化排列，找到一種巧妙的結(jié)構(gòu)，只是受限于人們的想象力。"