水作为常见的液体，其分子处于快速运动之中。“抽刀断水水更流”、“逝者如斯夫，不舍昼夜”、“人不能两次踏进同一条河流”等古语哲言都形象地描述了液体的流动性。由于液体里的分子自由运动较快、松弛时间很短，要在液体里实现无需外场稳定的自由印刷或雕刻，构建一定的图案，是极难的。近日，浙江大学高分子系高超教授、许震研究员团队在氧化石墨烯水溶液液晶里实现了精密印刷，制备出稳定的立体图案。尽管溶液的含水量在99.5%以上，图案可以像固态晶体和超材料一样具有稳定的长周期有序性，作者将其定义为超液晶或液体超晶体 (Liquid Metacrystal)。
近日，浙江大学高超（共同通讯）、许震（共同通讯）团队在前期工作的基础上，采用了一种全新的剪切微印刷术（Shearing Microlithography, SML）实现了对氧化石墨烯液晶内部取向结构的高效高精度调控。同时，研究人员还将这一方法进一步地拓展到了多种胶体液晶体系中，使得SML有潜力成为一种普适性的调控液晶取向的技术。 图一：（a）SML的过程示意图。（b）通过SML得到的取向结构的示意图。 液晶材料作为一种各向异性材料，对多种外界刺激如：电场、磁场、激光、剪切力等都有着各项异性的响应。基于液晶材料的这一特性，研究人员提出了SML的方法：使用机械臂控制微米级的探针在液晶中进行可控运动，从而产生剪切场，再利用液晶材料对剪切场的各向异性响应来实现对液晶基元的取向调控（图一）。相比于现有的其他技术（如：电磁场、激光、基底表面图案化等），SML是通过剪切力来实现对液晶基元的取向，不需要能耗极大的电磁场的辅助，生产成本低。同时，SML技术流程简单快捷、便于操作，对取向结构的调控精度高，适用体系广，具有很好的应用前景。 这一成果的取得也得益于高超团队之前的积累和对前人工作的学习借鉴。早在2011年，该研究团队就发现了氧化石墨烯液晶性，并利用液晶进行纺丝，从而开拓氧化石墨烯液晶及其宏观组装研究领域。相关工作包括：ACS Nano 2011, 5, 2908.；Nat. Commun., 2011, 2, 571.；Acc. Chem. Res., 2014, 47(4), 1267-1276.；Chem. Rev., 2015, 115(15), 7046?7117.；Adv. Mater., 2016, 28, 7941.；ACS Nano, 2019, 13，8382.；Adv. Mater., 2019, 1902664。 相关成果以“Artificial colloidal liquid metacrystals by shearing microlithography”为题发表在Nature Communications（2019, 10, 4111.）上，论文的共同第一作者为高超团队的博士生姜炎秋和郭凡。论文得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委等相关经费的资助。
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发表于 2019-9-16 21:57:35
