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記者12月5日獲悉，寧波大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授林冬冬團(tuán)隊(duì)在膠體自組裝與智能液晶材料領(lǐng)域取得重大突破，首次實(shí)現(xiàn)在單個(gè)微米級(jí)液滴尺度上，對(duì)液晶相分離形態(tài)進(jìn)行完全可逆的刺激響應(yīng)性調(diào)控，為微納米尺度下的信息存儲(chǔ)、編程與功能材料構(gòu)建開(kāi)辟新范式。相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·通訊》上。

傳統(tǒng)膠體自組裝技術(shù)，例如各向異性液晶微滴的液—液晶相分離，通常只能在宏觀上進(jìn)行整體控制。如何對(duì)分散體系中一個(gè)個(gè)獨(dú)立的微滴進(jìn)行精細(xì)“操作”，如同在微觀世界進(jìn)行“微創(chuàng)手術(shù)”，一直是該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

據(jù)了解，該研究創(chuàng)新性地提出了一種光刺激響應(yīng)策略。團(tuán)隊(duì)利用淀粉樣蛋白基液晶微液滴，結(jié)合多光子吸收產(chǎn)生的局部光熱效應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)微液滴的精準(zhǔn)“操控”。

“我們發(fā)現(xiàn)，被‘手術(shù)’的微滴展現(xiàn)出強(qiáng)大的自愈合能力，能在特定環(huán)境下快速恢復(fù)其原有的液晶有序結(jié)構(gòu)。這種可逆操控能力，使得在亞微米分辨率下，對(duì)單個(gè)微滴進(jìn)行信息‘打印’‘擦除’與‘存儲(chǔ)’成為可能。”林冬冬介紹。

“研究的核心在于精準(zhǔn)控制單個(gè)微滴內(nèi)部向列相與各向同性相之間的轉(zhuǎn)變。”林冬冬說(shuō)，聚焦飛秒激光，僅在微滴內(nèi)部極小的區(qū)域瞬時(shí)產(chǎn)生熱量，將其液晶序“熔化”為各向同性相，而周?chē)罢麄€(gè)分散體系的結(jié)構(gòu)保持不變。當(dāng)光照停止，該區(qū)域能自發(fā)恢復(fù)至能量最低的液晶有序基態(tài)，這一過(guò)程同時(shí)體現(xiàn)了材料的自修復(fù)特性與短時(shí)記憶存儲(chǔ)功能。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步展示了該策略的功能化潛力。他們將參雜熒光納米顆粒的功能化膽甾相微液滴，重新塑造成具有不同對(duì)稱(chēng)性和結(jié)構(gòu)功能的新微液滴。例如，成功實(shí)現(xiàn)了激光誘導(dǎo)的熒光編碼，為微液滴賦予了新的身份標(biāo)識(shí)與信息載體功能。

據(jù)介紹，此項(xiàng)成果不僅揭示了復(fù)雜流體中微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)控的新機(jī)制，更提出了一種通用的“相分離中之相分離”控制策略，使得在異質(zhì)復(fù)雜流體的亞微米尺度上，進(jìn)行信息的存儲(chǔ)、控制與工程化設(shè)計(jì)成為可能。這一進(jìn)展將為微納機(jī)器人、智能傳感、光學(xué)信息存儲(chǔ)、生物醫(yī)用材料以及新型顯示技術(shù)等領(lǐng)域提供新思路。

（受訪者供圖）