机器人未来的关键可能隐藏在液晶中

未来的机器人和相机可能由液晶制成，这要归功于一项新发现，该发现显着扩展了计算机显示器和数字手表中已经常见的化学物质的潜力。

该研究结果是一种通过曝光来操纵液晶分子特性的简单且廉价的方法，现已发表在《先进材料》上。

“使用我们的方法，任何拥有显微镜和一组镜头的实验室都可以按照他们想要的任何模式排列液晶排列，”作者阿尔文·莫丁(AlvinModin)说，他是约翰·霍普金斯大学研究物理学的博士研究员。“工业实验室和制造商可能会在一天内采用这种方法。”

液晶分子像液体一样流动，但它们具有像固体一样的共同取向，并且该取向可以响应刺激而改变。它们可用于液晶屏、生物医学成像仪器以及其他需要精确控制光线和微妙运动的设备。但莫丁说，控制它们在三个维度上的排列需要昂贵且复杂的技术。

该团队包括约翰·霍普金斯大学物理学教授罗伯特·莱尼(RobertLeheny)和助理研究教授弗朗西斯卡·塞拉(FrancescaSerra)，他们发现他们可以通过控制沉积在玻璃上的感光材料的曝光来操纵液晶的三维方向。

他们通过显微镜向液晶照射偏振光和非偏振光。在偏振光中，光波在特定方向上振荡，而不是像在非偏振光中那样在所有方向上随机振荡。该团队使用该方法创建了一种液晶微型透镜，能够根据穿过它的光的偏振来聚焦光线。

首先，该团队发射偏振光以使液晶在表面上排列。然后，他们使用常规光将液晶从该平面向上重新定向。这使得他们能够控制两种常见液晶的方向，并创建尺寸为几微米(人类头发厚度的一小部分)的图案。

塞拉说，这些发现可能会导致创建能够响应刺激而变形的可编程工具，例如处理复杂物体和环境的软质橡胶机器人所需的工具，或者根据照明条件自动对焦的相机镜头。南丹麦大学教授。

“如果我想制作任意的三维形状，比如手臂或抓手，我就必须排列液晶，这样当它受到刺激时，这种材料就会自发地重组成这些形状，”塞拉说。“到目前为止，缺少的信息是如何控制液晶排列的三维轴，但现在我们有办法使之成为可能。”

科学家们正在努力为他们的发现获得专利，并计划用不同类型的液晶分子和由这些分子制成的固化聚合物进一步测试它。

“某些类型的结构以前无法尝试，因为我们无法正确控制液晶的三维排列，”塞拉说。“但现在我们做到了，所以用这种方法，使用三维不同排列的液晶来寻找巧妙的结构，只是受到想象力的限制。”