2D 鐵電液晶   顯示技術的下個重大事件

編譯/高晟鈞

研究人員在二維蛭石(Vermiculite)中發現了鐵電性,提高了液晶的電場響應度,並為創新的大型顯示器鋪平了道路。

研究人員在二維蛭石中發現了鐵電性,提高了液晶的電場響應度,並為創新的大型顯示器鋪平了道路。圖取自 Scitechdaily

具有廣泛應用的液晶裝置是資訊社會的基石,可以連續動態地調製光強度、偏振和相位延遲,並製成多種光電裝置或螢幕。一種古老的理論觀點曾提出,倘若液晶材料能同時具有極大幾何異向性(Geometrical Anisotropy)和固有電偶極子將有望提高其的電場響應度。

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然而可惜的是,不論是商業有機液晶分子還是研發液晶奈米材料,均不符合上述條件。目前這種液晶是否真的存在以及其電場響應度的上限,都仍是液晶界懸而未決的問題。

二維蛭石鐵電性的發現

針對這些問題,清華大學深圳國際研究生院劉碧錄教授領導的研究團隊,首次揭示了百年粘土礦物「蛭石」在單層極限下展示的鐵電性,二維蛭石除了具有極大的幾何各向異性,本身具備的鐵電性也賦予本身固有的電偶極子。

透過將二維蛭石分散在去離子水中,研究小組製備了具有二維鐵電部分的液晶分散體,其電場響應率(克爾係數)比過去的記錄值提高了一個數量級。

考慮到二維蛭石液晶代表了一類新型的具有二維鐵電材料的無機液晶,這項工作提供的物理見解,例如液晶材料的響應率和幾何各向異性之間的關係,對其他潛在的類似液晶具有普適性。

科技進步與未來應用

電場響應度突破使得超低工作電場、和具有英寸級電極間距的電光液晶元件製造成為可能,這在以前是不切實際的。舉例來說,為戶外互動場景製作了一張具有英寸級像素的大型節能液晶廣告牌時,其字母和數字可以透過智慧型手機軟體或人類手勢控制顯示廣告牌上。

從另外一個角度看,層狀天然礦物中的二維鐵電性,有望為范德華鐵電材料的規模化生產與實際應用帶來新的機遇。

資料來源:Scitechdaily

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