摘要 

東北大學的Yosei Shibata研究團隊在《Japanese Journal of Applied Physics》期刊上發(fā)表了題為“Polarization characteristics of single-crystalline dichroic azo dye grown in nematic-phase liquid crystal"的研究論文。該團隊成功在向列相液晶中制備出單晶二向色偶氮染料，明確了其分子取向結(jié)構(gòu)與光學偏振特性的關(guān)聯(lián)，為開發(fā)基于晶相的可涂布偏振片提供了核心技術(shù)支撐，對推動超薄、柔性顯示技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

該研究采用向列相液晶作為溶劑，構(gòu)建液晶盒結(jié)構(gòu)（兩片涂覆聚酰亞胺的玻璃基板夾層），利用液晶分子的有序排列特性，通過主客體效應(yīng)誘導(dǎo)二向色偶氮染料分子定向生長，最終制備出單晶二向色染料。

二向色染料分子為棒狀結(jié)構(gòu)，其光吸收特性與分子取向密切相關(guān)；向列相液晶分子的有序排列可作為“模板"，使溶解其中的二向色染料（客體）跟隨液晶（主體）定向排列，即主客體效應(yīng)；且晶相分子的有序參數(shù)本質(zhì)上優(yōu)于近晶相液晶，更利于提升偏振性能。同時，液晶輔助生長法可實現(xiàn)單晶生長方向的定向控制，避免外部界面和取向缺陷對晶體生長的影響。

這款單晶二向色偶氮染料在 675nm 波長下展現(xiàn)出明確的偏振光學性能，透射率達 69.3%、最小透射率為 36.5%，計算可得二向色比為 2.8，盡管該數(shù)值低于商用碘偏振片（超 50），但清晰為后續(xù)性能優(yōu)化指明方向，且其溶液加工特性優(yōu)于傳統(tǒng)拉伸工藝；沉積的微晶呈現(xiàn)無晶界的針狀形貌，面內(nèi)取向可通過液晶的摩擦取向處理精準調(diào)控，吸收軸與液晶分子排列方向保持平行，同步輻射 X 射線衍射進一步證實該染料晶體為三斜晶系，晶格參數(shù)為 a=8.2?、b=11.9?、c=18.6?、α=86.7°、β=79.5°、γ=117.6°，分子在襯底上的傾斜角為 38°，而拉曼光譜驗證結(jié)果顯示，沉積的微晶僅由二向色偶氮染料（G-241）組成，無殘留向列相液晶（5CB），有效排除了共晶形成對偏振性能的干擾；從實際應(yīng)用層面來看，其溶液加工流程支持超薄膜制備，不僅契合卷對卷生產(chǎn)需求，還可兼容印刷技術(shù)，為柔性顯示面板的一體化制造提供了可行路徑，同時通過改變襯底傾斜角度（θ）能夠調(diào)節(jié)透射性能，隨著 θ 增大，675nm 波長下的最大透射率會相應(yīng)降低，這也為優(yōu)化二向色比提供了清晰的實操方法。

（彩色在線）染料聚集體對偏振方向的影響(a)、(b)去除液晶后沉積的G-241微晶顯微圖像(c)沉積的G-241聚集體的偏振透射光譜。

（彩色在線）沉積的G241聚集體、G241粉末及5CB作為液晶溶劑的顯微拉曼光譜。5CB中拉曼峰的歸屬如下：(a)：外苯環(huán)的C–H變形（1180 cm-1），(b)：聯(lián)苯基的C–C伸縮振動（1283 cm-1），(c)：芳香族C–C對稱伸縮振動（1604 cm-1），(d)：C=N伸縮振動（2226 cm-1）。

 EHC MRG-100液晶配向摩擦試驗機  

 總結(jié) 

該研究系統(tǒng)探究了晶相二向色染料的晶體結(jié)構(gòu)與偏振特性的關(guān)聯(lián)，明確了分子傾斜角對光學性能的影響，豐富了液晶輔助有機單晶生長技術(shù)的應(yīng)用場景，為功能有機材料的分子取向控制提供了新范式。

有望突破傳統(tǒng)偏振片制造工藝的局限，推動高性能可涂布偏振片的產(chǎn)業(yè)化，為超薄顯示、柔性顯示、面內(nèi)集成顯示等新一代顯示技術(shù)提供核心組件支撐；同時，該技術(shù)思路可拓展至其他功能有機材料的制備，助力光電領(lǐng)域的材料創(chuàng)新與技術(shù)升級。