中山大學跨國綠色光電研究 提升光子晶體液晶生長速度數十倍

國立中山大學光電工程學系講座教授兼研發長林宗賢研究團隊,開發全新「反向電致形變」技術,能在數分鐘內製造出面積大且穩定性高的藍相液晶單晶,大幅提升傳統光子晶體生長技術速度。

林宗賢表示,藍相液晶是一種特殊的軟性材料,具有三維光子晶體的特性,能夠反射特定波長的光線,在顯示技術、光開關、光學感測器、生物醫學成像及非線性光學領域等應用上潛力極高;不過,傳統製造藍相液晶技術的晶體生長速度緩慢且尺寸較小,應用範圍因而受限。

此項研究由國立中山大學主導,透過臺、美雙邊跨國合作,匯集來自不同學術領域的專家,成功克服前述挑戰,發展出能迅速改變藍相液晶晶體結構、並製造大面積、高穩定性單晶的創新技術,生長速度由數小時減至數分鐘,較傳統技術快數十倍,突破其耗時且效果有限的瓶頸,拓展藍相液晶的應用範疇與可能性。

林宗賢指出,研究團隊透過「反向電致形變」(Reverse Electrostriction)技術,先以強電場驅動液晶分子的排列均勻對齊,再經由設計電場的驅動過程以及適當的溫度,可在數分鐘內產生各種對稱性(四方、正交、立方晶系)的藍相液晶單晶,獲得不同的晶格參數,並基於基因演算法解析藍相液晶中特殊的單斜方晶結構。這些多樣化的晶體在移除電場後依然保持穩定,並具有可調變的對稱性、工作帶寬及光學色散等靈活特性,賦予藍相液晶有益於各項光學發展應用的機會。未來或可用於製作濾光系統、非線性雷射調整等光學元件領域;工業自動化中的生物、化學感測器或智慧型感測器等感測技術領域;以及增強控制光通訊傳輸訊號的光通訊技術領域。

此項研究技術獲國際知名期刊認可,不僅提高藍相液晶材料的製造速度和品質,更開啟高科技光電設備應用大門;未來的光學與光電設備將變得更小型化、高效能且更低能耗,對推動綠色科技具重要意義。研究成果登上國際知名期刊「自然通訊」(Nature Communications),並入選「應用物理與數學」編輯精選網頁,為近期最具影響力的50篇論文之一。【記者  鄭昱庭整理報導】