来源：分析测试百科网

【概述】大量研究表明，对具有自组织螺旋结构的 胆甾相液晶（CLCs） 的动态调控可以实现颜色的调节。现有的基于光敏双稳态手性开关的调控具有螺旋扭转力（HTP）变化不足的缺陷，这限制了反射光谱的波长调控范围。同时，由于现有调控需要牺牲一种可见光谱颜色作为背景，因而无法实现真正的全色显示。
      

近期，复旦大学材料科学系俞燕蕾教授课题组突破上述限制，设计开发了一种基于光致三稳态手性开关的分段调控胆甾相液晶，实现 RGB 色彩与黑色背景的显示，为 RGBB (RGB and Black) 色彩的显示提供了一种新的概念及方法，其研究成果以《Piecewise Phototuning of Self-Organized Helical Superstructures》为题发表在 Advanced Materials 杂志上。
      
      【样品 & 测试】为实现可见到近红外波段反射光谱的调谐，作者将两种偶氮苯（Azo 和 F-Azo）连接在联萘手性中心上，构造出一种新型的光敏三稳态手性开关（图1c）。三稳态手性开关在 HTP 上变化显著，使 CLCs 具有两个相邻且连续的反射周期，实现宽谱段的分段光谱调控（图1a）。借此方法，作者不仅实现了可见光谱的 RGB 反射颜色调制，并进一步调优近红外波段内的反射光谱以实现黑色背景的显示（图1b）。
      

光致三稳态手性开关在 3 个光固化状态（PSSs）显示了 3 个主构型（图2a-b）。在 530nm 光照射下（PSS-530），F-Azo 发生 trans-cis 异构化过程，手性开关转换为构型 Ⅱ，旋转位移线之间的距离增加，HTP 值为 112μm^-1。在 365nm 光照射下，Azo 和 F-Azo 发生 trans-cis 异构化，手性开关转换为构型 Ⅲ，旋转位移线进一步向外移动，HTP 减小至 36μm^-1。在 470nm 光照射下（PSS-470），Azo 和 F-Azo 发生 cis-trans 恢复过程，手性开关转换为构型 Ⅰ，旋转位移线之间的距离变得更短，HTP 增加为 160μm^-1。利用三个波长的光连续曝光 50 个周期（图2c），手性开关在每个 PSS 上始的 HTP 值没有明显变化。
      

在强度较低的光刺激下，该手性分子可以在构型 Ⅰ、Ⅱ 和 Ⅲ 之间转变，引起胆甾相液晶的反射光谱波长可逆变化，图3a 为在 530nm 光照下的调控结果。将少量的三稳态手性开关被掺杂到商业可用的主向列液晶材料 E7 中，形成右手性的 CLCs 混合物。CLCs 具有两个相邻的连续协调周期，分别在可见光谱波段提供 470nm 和 530nm 的光照射，在近红外波段提供 530nm 和 365nm 的光照射。通过优化调控条件，理论上最宽可实现 500~3760nm 的反射光谱调控，图3c 为调控的部分反射光谱实际测量结果。对合成 CLCs 的反射光谱波长进行分段控制，可以创造出带有黑色背景的丰富多彩的图案（图3b）。
      

【总结】作者通过将 Azo 和 F-Azo 的精细结构连接到一个手性结构中，设计并开发了一种新型光响应超分子材料-分段调控胆甾相液晶。利用该材料可实现可见光谱及近红外光谱的分段调控，从而展示了一种开发可光调谐 RGBB 反射显示的新策略，实现自带黑色背景的 RGB 色彩的图像显示。该材料在防伪、彩色电子书、光擦写显示器等领域具有良好的应用前景。
      文中，由复享光学提供的 光纤光谱仪（PG2000-Pro-EX、NIR2500），在可见到近红外反射光谱表征中起到了重要的作用，为胆甾相液晶的分段光谱调控提供了有利的论证。▌