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Tunable large-scale regular array of topological defects in nematic liquid crystals†
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2018-10-17 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8ra08251k MinSu Kim 1 , Francesca Serra 1
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2018-10-17 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8ra08251k MinSu Kim 1 , Francesca Serra 1
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Arrays of topological defects in liquid crystals are fascinating systems, as isotropic and anisotropic phases of the same material can co-exist and be arranged in regular periodic structures. The arrays thus form spatially-varying optical pathways, in patterns that can be used for optics, as novel photonic structures, optical gratings, lenses or metamaterials, and for molecular and colloidal self-assembly. However, for practical applications, it is necessary that the arrays are tunable without direct intervention of the experimenters. Here, we demonstrate single-domain, tunable arrays of topological defects in nematic liquid crystals, using a method inspired by the recent work by Orihara and colleagues. The regularity and domain size of the defect arrays are obtained by using periodic lateral modulation of electric fields generated by incompletely etched electrodes with periodic conductivity. The period of the arrays, i.e. the characteristic spacing between defects, is controllable not only through the applied electric field strength and frequency but also by varying the size of the patterned electrodes. We believe these results open a new way to design and fabricate large-scale, single-domain, tunable and scalable device architectures that are optically functional.
中文翻译：
向列液晶中可调谐的大规模规则拓扑缺陷阵列†
液晶中的拓扑缺陷阵列是令人着迷的系统，因为同一材料的各向同性和各向异性相可以共存并排列成规则的周期结构。因此，这些阵列形成空间变化的光学路径，其图案可用于光学，作为新型光子结构、光栅、透镜或超材料，以及用于分子和胶体自组装。然而，对于实际应用，阵列必须能够在实验者直接干预的情况下进行调谐。在这里，我们展示了向列液晶中拓扑缺陷的单域、可调谐阵列，采用的方法受到 Orihara 及其同事最近工作的启发。通过使用具有周期性导电性的不完全蚀刻电极产生的电场的周期性横向调制来获得缺陷阵列的规则性和域尺寸。阵列的周期，即缺陷之间的特征间距，不仅可以通过施加的电场强度和频率来控制，而且可以通过改变图案化电极的尺寸来控制。我们相信这些结果为设计和制造具有光学功能的大规模、单域、可调谐和可扩展的设备架构开辟了一种新的方法。
更新日期：2018-10-17
中文翻译：
向列液晶中可调谐的大规模规则拓扑缺陷阵列†
液晶中的拓扑缺陷阵列是令人着迷的系统，因为同一材料的各向同性和各向异性相可以共存并排列成规则的周期结构。因此，这些阵列形成空间变化的光学路径，其图案可用于光学，作为新型光子结构、光栅、透镜或超材料，以及用于分子和胶体自组装。然而，对于实际应用，阵列必须能够在实验者直接干预的情况下进行调谐。在这里，我们展示了向列液晶中拓扑缺陷的单域、可调谐阵列，采用的方法受到 Orihara 及其同事最近工作的启发。通过使用具有周期性导电性的不完全蚀刻电极产生的电场的周期性横向调制来获得缺陷阵列的规则性和域尺寸。阵列的周期，即缺陷之间的特征间距，不仅可以通过施加的电场强度和频率来控制，而且可以通过改变图案化电极的尺寸来控制。我们相信这些结果为设计和制造具有光学功能的大规模、单域、可调谐和可扩展的设备架构开辟了一种新的方法。
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